华人团队发文《Cell Stem Cell》——帕金森症大脑损伤得以修复

来源：生物通

这篇《Cell Stem Cell》论文对张教授个人来说也是很有意义的。在6年前的一次自行车事故中张教授摔断了脖子。当他在医院里醒来时，他首先想到的是他已经研究了多年的干细胞如何帮助他康复。“希望是有的，但我们需要一步一步地走下去。”

成熟的大脑在创伤、中风或帕金森氏症等退化性疾病造成的损伤后，不善于自我修复。具有无限适应性的干细胞为更好的神经修复提供了希望。但是大脑精确调节的复杂性阻碍了临床治疗的发展。

在一项针对这些障碍的新研究中，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员在帕金森病小鼠模型中展示了干细胞治疗概念的证明。他们发现，来自干细胞的神经元可以很好地整合到大脑的正确区域，与原生神经元连接并恢复小鼠运动功能。

关键是细胞身份。通过仔细追踪移植干细胞的命运，科学家们发现帕金森氏症的多巴胺分泌细胞的特性决定了它们之间的联系以及它们的功能。

现在有越来越多的方法利用干细胞产生几十种独特的神经元，距离神经干细胞疗法的现实目标越来越近。当前的工作是，将小鼠的发现转化为人类。

由威斯康辛大学麦迪逊分校神经科学家Su-Chun Zhang和中科院脑科学智能技术卓越创新中心陈跃军领导的研究小组于9月22日在《Cell Stem Cell》杂志上发表了他们的研究结果。这项研究由张教授实验室的博士后研究员 Yuejun Chen、Man Xiong和Yezheng Tao领导，这些华人科学家目前也在中国和新加坡担任教师职务。

“我们的大脑将特定位置的特殊神经细胞精确地连接在一起，因此我们可以参与所有复杂的行为。这一切都取决于由特定细胞类型连接的电路，”张教授说。“神经损伤通常会影响特定的大脑区域或特定的细胞类型，从而破坏电路。为了治疗这些疾病，我们必须恢复这些电路。”

为了修复帕金森病小鼠模型中的这些电路，研究人员首先诱导人类胚胎干细胞分化为产生多巴胺的神经元，帕金森症中这种神经元死亡严重。他们将新的神经元移植到小鼠的中脑，该部位受帕金森氏症影响最大。

几个月后，当新的神经元有时间融入大脑后，小鼠的运动技能得到了改善。仔细观察，张教授的团队看到移植的神经元长距离生长，连接到大脑的运动控制区域。这些神经细胞还与大脑的调节区域建立了联系，这些区域被输入新的神经元，防止它们受到过度刺激。

他们比较多巴胺分泌细胞和产生神经递质谷氨酸的细胞，发现只有多巴胺分泌细胞的两组连接——在移植的神经元中进进出出——类似于原生神经元建立的电路。谷氨酸与帕金森氏症无关，不能修复运动回路，揭示了神经元特性在修复损伤中的重要性。

为了最终确认移植的神经元修复了帕金森氏症受损的电路，研究人员在干细胞中插入了基因开关。当细胞在饮食中接触到特制的药物或注射药物时，这些开关会使细胞的活性上升或下降。

当这些干细胞被关闭后，小鼠的运动改善消失了，这表明干细胞对于恢复帕金森受损的大脑至关重要。研究还表明，这种基因转换技术可以用来微调移植细胞的活性，从而优化治疗。

张教授团队和其他研究人员花了数年的时间研究将干细胞转化为大脑中许多不同类型神经元的方法。“每一种神经疾病或损伤都需要自己的特殊神经细胞来治疗，但治疗计划可能大体相似。我们用帕金森氏症作为模型，但对于许多不同的神经系统疾病，原理应该是相同的，”张说。

这篇《Cell Stem Cell》论文对张教授个人来说也是很有意义的。作为一名内科医生和科学家，他经常收到一些家庭的来信，这些家庭迫切需要帮助治疗神经系统疾病或脑外伤。而他自己在6年前的一次自行车事故中摔断了脖子。当他在医院里醒来时，他首先想到的是他已经研究了多年的干细胞如何帮助他康复。

如今，经过多年的物理治疗基本康复，张教授仍然相信，正确的干细胞治疗方法将来可以帮助像他这样的人和找到他的家庭。

为此，张教授的团队目前正在灵长类动物身上进行类似的治疗试验，朝着人体试验迈进了一步。

“希望是有的，但我们需要一步一步地走下去。”张教授说。

参考文献

Human Stem Cell-Derived Neurons Repair Circuits and Restore Neural Function