脊柱修復(fù)的驚人進(jìn)步使受傷的小鼠能夠再次行走

研究人員使用基因療法逆轉(zhuǎn)了完全脊髓損傷小鼠的“不可逆癱瘓”。

研究小組發(fā)現(xiàn)，再生神經(jīng)元不足以完全恢復(fù)行走，再生療法必須針對特定的神經(jīng)元，并引導(dǎo)它們回到它們所屬的地方，這在以前是未知的。

還有很多工作要做，但瑞士和美國的團(tuán)隊(duì)表示，這是建立人類實(shí)現(xiàn)相同目標(biāo)所需的技術(shù)的第一步。

“我們希望我們的基因療法將與我們涉及脊髓電刺激的其他程序協(xié)同作用，”說瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的神經(jīng)科學(xué)家Grégoire Courtine。

一個(gè)完整的脊髓損傷（SCI）阻止脊髓自行愈合。恢復(fù)需要誘導(dǎo)神經(jīng)元的再生，這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但這些療法實(shí)際恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能的必要條件仍然是一個(gè)謎。

我們知道患有部分SCI的小鼠或人類會暫時(shí)癱瘓，但它們的大部分運(yùn)動(dòng)功能會自然恢復(fù)。產(chǎn)生行走的脊髓神經(jīng)元位于腰椎區(qū)域，但在部分SCI之后，神經(jīng)元在胸的區(qū)域中繼跨脊髓的通信，可以恢復(fù)行走。

該團(tuán)隊(duì)假設(shè)，恢復(fù)這些特定的神經(jīng)元通信模式也可以讓具有完整SCI的人再次行走。

“當(dāng)我們設(shè)計(jì)一種治療策略時(shí)，我們受到大自然的啟發(fā)，該策略復(fù)制了部分損傷后自發(fā)發(fā)生的脊髓修復(fù)機(jī)制，”說洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家喬丹·斯奎爾。

研究人員使用遺傳分析來確定哪些胸椎脊髓神經(jīng)元有助于部分SCI后的自然愈合。他們追蹤軸突，連接神經(jīng)元并讓它們交流的微小神經(jīng)纖維，發(fā)現(xiàn)它們自然地到達(dá)腰椎脊髓。

“我們使用單細(xì)胞核RNA測序的觀察不僅暴露了必須再生的特定軸突，而且還揭示了這些軸突必須重新連接到其自然靶標(biāo)才能恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，”說嘩啦啦。

2018年，同一支球隊(duì)展示了一種治療方法這刺激了小鼠軸突的再生，這些軸突能夠在脊髓的嚴(yán)重?fù)p傷中重新生長。

“但我們也意識到這還不足以恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，”解釋洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家馬克·安德森（Mark Anderson）說：“因?yàn)樾吕w維未能連接到病變另一側(cè)的正確位置。

因此，神經(jīng)科學(xué)家開發(fā)了一種基因療法來刺激軸突的再生。和引導(dǎo)他們一直到腰椎脊髓。

他們在已識別的神經(jīng)元中啟動(dòng)了生長程序，以便它們的軸突可以重新生長。他們還上調(diào)了幫助軸突通過損傷組織核心的蛋白質(zhì)，并賦予它們指導(dǎo)分子，以幫助它們在腰椎脊髓中找到自然目標(biāo)。

這導(dǎo)致具有完全SCI的小鼠顯著恢復(fù)。小鼠能夠再次行走，行走模式類似于在部分SCI后再次開始行走的小鼠。

當(dāng)他們禁用這些神經(jīng)元時(shí)，小鼠不能再行走，這表明這種功能的恢復(fù)依賴于特定神經(jīng)元的再生軸突。

作者說，弄清楚如何將特定的神經(jīng)元亞群引導(dǎo)到其自然目標(biāo)區(qū)域是朝著可以恢復(fù)人類運(yùn)動(dòng)功能的技術(shù)邁出的一步。

“我們相信治療脊髓損傷的完整解決方案將需要兩種方法 - 基因療法再生相關(guān)神經(jīng)纖維，以及脊柱刺激，以最大限度地提高這些纖維和損傷下方脊髓產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的能力，”Courtine。說.

在像我們這樣的大型動(dòng)物中促進(jìn)長距離再生的復(fù)雜性意味著成功的策略可能需要更多的研究。

團(tuán)隊(duì)結(jié)論是他們的工作將“解鎖框架以實(shí)現(xiàn)對受傷脊髓的有意義修復(fù)，并可能加快其他形式的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病后的修復(fù)。

該研究已發(fā)表在科學(xué).

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