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像女媧補天般“補腦”,該漫畫寓意通過移植干細胞來源的神經細胞,特異性修復大腦中受損神經環(huán)路,重塑神經功能 。中科院腦科學與智能卓越創(chuàng)新中心供圖
中科院腦科學與智能卓越創(chuàng)新中心研究員陳躍軍團隊與復旦大學附屬兒科醫(yī)院周文浩/熊曼研究團隊、美國威斯康星大學張素春研究團隊合作,通過解析帕金森病模型鼠腦內移植的人多巴胺能神經元重構的神經環(huán)路,發(fā)現(xiàn)移植干細胞來源的神經細胞可以特異性修復成年腦內受損的黑質—紋狀體環(huán)路,改善帕金森病模型動物的行為學障礙,為腦損傷和神經退行性疾病治療提供了新思路和理論基礎。相關成果9月22日在線發(fā)表于《細胞—干細胞》。
帕金森病和中風、腦外傷引起的許多神經系統(tǒng)疾病一樣,是因腦內神經元丟失和神經連接破壞而導致的神經功能障礙。通過腦內移植干細胞來源的神經細胞,替代腦內丟失的神經細胞的功能(干細胞治療),是潛在治療這類疾病的措施之一。但因為成年哺乳動物大腦神經再生能力有限,尚缺乏有效治療手段。
為了解決神經系統(tǒng)疾病干細胞治療領域的關鍵問題,研究團隊以帕金森病為模型,對成年腦內移植干細胞來源的神經細胞修復受損神經環(huán)路的可行性和機制開展了研究。
導致帕金森病患者運動功能障礙的原因是大腦黑質腦區(qū)的多巴胺能神經元進行性丟失,破壞了黑質腦區(qū)至紋狀體腦區(qū)神經連接,進而造成紋狀體內多巴胺分泌不足。在這項研究中,研究人員把遺傳學標記的人多巴胺能神經元移植到帕金森病模型鼠受損的黑質腦區(qū),通過遺傳學技術和狂犬病毒介導的示蹤技術,追蹤了黑質移植的人多巴胺能神經元接受的上游神經支配,并進行了行為學檢測。
研究表明,成年腦內受損的神經連接可通過移植干細胞來源的神經細胞實現(xiàn)結構和功能上的修復,重塑神經功能。此外,不同類型的神經細胞對環(huán)路的修復作用不同,因此,對于不同類型神經元丟失造成的神經系統(tǒng)疾病,需要移植特定的神經細胞進行環(huán)路修復和治療。
下一步研究團隊將利用大動物模型進一步驗證干細胞來源的中腦黑質多巴胺能神經元對帕金森病模型猴的治療作用,評估其長期療效和潛在副作用。此外,開發(fā)針對其他神經環(huán)路破壞導致神經功能受損的腦疾病干細胞治療技術。
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https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.08.014
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