九州大学的研究人员发现,将大脑免疫细胞转化为神经元可以成功恢复小鼠中风样损伤后的大脑功能。这些研究结果于 10 月 10 日发表在《美国国家科学院院刊》上,表明用免疫细胞补充神经元可能是治疗人类中风的一条有希望的途径。
当流向大脑的血液受到影响,导致神经元受损时,就会发生中风和其他脑血管疾病。康复效果往往很差,患者患有严重的身体残疾和认知问题。在世界范围内,这是需要长期护理的最常见原因之一。
当我们受伤或骨折时,我们的皮肤和骨细胞可以复制来治愈我们的身体。但我们大脑中的神经元很难再生,因此损伤通常是永久性的。因此,我们需要找到新的方法来替代丢失的神经元。”
九州大学医学研究生院中岛欣一教授
一种可能的策略是将大脑中的其他细胞转化为神经元。在这里,研究人员重点关注小胶质细胞,它是中枢神经系统中的主要免疫细胞。小胶质细胞的任务是清除大脑中受损或死亡的细胞,因此中风后,它们会向受伤部位移动并快速复制。
“小胶质细胞数量丰富,而且恰好位于我们需要它们的地方,因此它们是转化的理想目标,”第一作者、九州大学医院的 Takashi Irie 博士说。
在之前的研究中,研究小组证明他们可以诱导健康小鼠大脑中的小胶质细胞发育成神经元。现在,Irie 博士和 Nakashima 教授以及九州大学医学研究生院的 Taito Matsuda 讲师和 Noriko Isobe 教授表明,这种替代神经元的策略也适用于受伤的大脑,并有助于大脑恢复。
为了进行这项研究,研究人员通过暂时阻断右侧大脑中动脉(大脑中的主要血管,通常与人类中风有关)来对小鼠造成类似中风的损伤。一周后,研究人员检查了这些小鼠,发现它们的运动功能出现困难,并且大脑纹状体区域的神经元明显丧失。大脑的这一部分涉及决策、行动计划和运动协调。
然后,研究人员使用慢病毒将 DNA 插入损伤部位的小胶质细胞中。DNA 包含产生 NeuroD1 的指令,NeuroD1 是一种诱导神经元转化的蛋白质。在接下来的几周里,受感染的细胞开始发育成神经元,并且大脑中神经元损失的区域减少。八周后,新诱导的神经元已成功整合到大脑回路中。
感染后仅三周,小鼠在行为测试中表现出运动功能的改善。当研究人员去除新诱导的神经元时,这些改善就消失了,这提供了强有力的证据表明新转化的神经元直接有助于恢复。
“这些结果非常有希望。下一步是测试 NeuroD1 是否也能有效地将人类小胶质细胞转化为神经元,并确认我们将基因插入小胶质细胞的方法是安全的,”中岛教授说。
此外,该治疗是在中风后急性期的小鼠中进行的,此时小胶质细胞正在迁移到损伤部位并在损伤部位进行复制。因此,研究人员还计划看看小鼠在后期的慢性阶段是否也有可能恢复。