帕金森病的特点是黑质（SN）中的多巴胺能神经元进行性退化，这些神经元通过黑质纹状体通路投射到纹状体（ST）。这些连接的丧失导致多巴胺缺乏和运动症状的出现。
虽然使用人干细胞衍生的多巴胺祖细胞的细胞替代疗法在临床试验中显示出令人鼓舞的结果，但一个关键的限制仍然存在：无法在成人脑中将移植细胞的轴突引导到适当的目标上。
为了解决这个问题，研究人员开发了一种称为“纳米拉拔”的技术，利用磁性纳米颗粒（MNPs）和外部磁场在移植的神经细胞内施加可控的机械力，从而引导其轴突延伸到目标脑区。
为了测试这个系统，研究团队首先构建了一个模仿帕金森病早期的器官型脑切片模型，共同培养包含黑质和纹状体的脑切片。他们将预先加载了磁性纳米颗粒的人类神经上皮干细胞（NES）移植到黑质区域。当暴露在磁场中时，磁性纳米颗粒在细胞内产生皮牛顿级的力，刺激轴突向磁场梯度方向生长。
这项研究现已发表在《先进科学》杂志上，发现纳米拉拔显著增强了神经突触向纹状体的长度和对齐。移植的细胞表现出增加的分支、更多的突触囊泡形成和改善的微管稳定性——这些都是神经元成熟和功能整合的关键指标。
这些效果在人类诱导多能干细胞（iPS）衍生的多巴胺祖细胞中也观察到了，从而证明了该方法的多功能性和临床相关性。
重要的是，磁性纳米颗粒和磁场的使用——两者已经在临床成像和治疗应用中使用——支持了纳米拉拔的转化潜力。研究人员还确认，即使在长时间的机械刺激后，该技术也没有损害细胞活力或组织完整性。
这项工作代表了神经退行性疾病再生疗法开发的重要进展。通过引导轴突生长重建黑质纹状体通路，纳米拉拔可以提高细胞移植策略的有效性，并帮助恢复大脑的功能连接。
未来的研究将集中在优化纳米颗粒特性、评估体内长期结果以及探索该技术在其他中枢神经系统损伤和疾病模型中的广泛应用。
更多信息：Sara De Vincentiis等人，机械力通过器官型模型中的黑质纹状体通路引导轴突生长，《先进科学》（2025年）。DOI：10.1002/advs.202500400
期刊信息：《先进科学》
提供者：京都大学
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