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PNAS:新研究带来脊髓损伤修复的希望

2017/05/01 来源:生物探索
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导读
4月24日PNAS上在线发表了美国Gladstone研究所科学家的新发现:他们通过干细胞生产出V2a的中间神经元,为修复脊髓损伤提供新的希望。当这些细胞移植到小鼠脊髓时,中间神经元能出芽并与现存细胞整合在一起。


美国Gladstone研究所的科学家Todd McDevitt博士和他的团队发现一种特殊类型的干细胞可以为修复脊髓损伤提供新的希望。这些细胞是被称为V2a的中间神经元,在脊髓发出信号帮助控制运动。当研究人员将这些细胞移植到小鼠脊髓时,中间神经元能出芽并与现存细胞整合在一起。相关文章于4月24日在线发表在PNAS上。

重建V2a中间神经元是脊髓损伤修复的关键

V2a的中间神经元将大脑的信号传递到脊髓,在脊髓和运动神经元连接,传递到胳膊和腿。中间神经元能长距离覆盖,协调肌肉运动包括呼吸。

对V2a的中间神经元的伤害会损害大脑和四肢之间的连接,造成脊髓损伤的瘫痪。


通讯作者Todd McDevitt介绍说:“中间神经元能够在脊髓损伤后重建,这使它们成为一个很有前途的治疗靶标。我们的目标是通过更换受损的神经元来恢复受损的回路,为受伤位置的信号传输创造新的通路。”

一些临床试验正在测试细胞替代疗法治疗脊髓损伤。大多数这些试验涉及干细胞来源的神经前体细胞,它可以转化为大脑或脊髓细胞的几种不同的类型,或少突胶质细胞的祖细胞,产生绝缘和保护神经细胞的髓鞘。然而,这些方法要么不尝试或不能可靠地生产成人脊髓神经元的特定类型,如负责长距离传导和能重建脊髓的V2a中间神经元。

本文第一次用干细胞生产V2a中间神经元

而发表在PNAS上的这项新研究,研究人员首次用人类的干细胞生产出V2a中间神经元。他们发明了一种化学物质的“鸡尾酒”,逐渐将脊髓祖细胞的干细胞培养成所需的V2a中间神经元。通过调节其中三种化学物质的量,最优化比例后,科研人员可以从干细胞产生大量的V2a中间神经元。


第一作者Jessica Butts说:“我们的主要挑战是找到合适的时机和信号分子恰当的浓度,来生产V2a中间神经元而不是其它细胞类型。我们利用我们对脊髓发育所了解的知识,来鉴定正确的化合物组合,并优化我们的程序获得最多的V2a中间神经元。”

研究人员将V2a中间神经元移植到健康小鼠的脊髓。在新的环境中,细胞适当成熟并与现有的脊髓细胞相结合。重要的是,中间神经元移植后的小鼠能正常行动,并没有表现出损害的迹象。研究人员介绍移植的细胞在两个方向上都能长距离地出芽,这是V2a中间神经元的特征,之后并能与宿主的神经元相连接。

研究人员说他们下一步是将细胞移植到脊髓损伤的小鼠,看V2a中间神经元是否能够在损伤发生后帮助恢复运动能力。他们也有兴趣探索这些细胞在神经退行性疾病,如淀粉样蛋白脊髓侧索硬化症中的潜在作用。

参考资料

Differentiation of V2a interneurons from human pluripotent stem cells

Discovery offers new hope to repair spinal cord injuries

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