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科學家利用幹細胞修復患帕金森病小鼠受損神經


科技養生一項研究表明,一種來源於幹細胞的神經細胞可以在植入大腦後進行正確的連接,從而恢復失去的運動功能。帕金森病是一種進行性退行性疾病,影響...

- 2020年10月02日00時15分
- 科學文摘 / 科技養生

科技養生

一項研究表明,一種來源於幹細胞的神經細胞可以在植入大腦後進行正確的連接,從而恢復失去的運動功能。

帕金森病是一種進行性退行性疾病,影響肌肉控制。


其症狀包括震顫、僵硬、運動緩慢和平衡受損。吞咽和說話困難也很常見,特別是在疾病後期。

美國國立衛生研究院估計50,000人被診斷為在美國每年都有帕金森氏症,大約50萬人患有帕金森病。

在疾病的早期階段,在症狀出現之前,某些被稱為「黑質」的腦細胞開始死亡。這些細胞產生多巴胺,一種神經信號分子,或神經遞質,這對於肌肉的平穩運動是必不可少的。

細胞移植

目前還沒有治療帕金森氏症的方法,但有一項很有希望的研究是將神經細胞移植到大腦中以取代失去的功能。專家們可能會使用同樣的方法來修復其他神經退行性疾病和創傷所造成的損傷。

然而,要使這種治療成功,移植的神經細胞必須建立正確的連接。


「我們的大腦是由特定位置的專門神經細胞以如此精確的方式連接起來的,因此我們可以參與我們所有的複雜行為。」這都取決於特定細胞類型所連接的電路,「威斯康星大學麥迪遜大學懷斯曼中心神經科學和神經病學教授張素春(音譯)說。

他說:「神經損傷通常會影響特定的大腦區域或特定的細胞類型,破壞神經迴路。」「為了治療這些疾病,我們必須恢復這些迴路。」

為了修復丟失的神經迴路,植入細胞需要發出投射或「軸突」,將信號傳送到大腦遙遠區域的正確目標。他們還需要接收來自其他神經細胞的適當信號。

一個尚未回答的主要問題是,決定這些聯繫的是細胞在大腦中的確切位置,還是細胞本身的身份。

這種新的連接是否會恢復失去的大腦功能也是個未知數。

張和他的同事們通過在帕金森病小鼠身上做實驗來尋找答案。

他們在期刊上報導了他們的研究結果。細胞幹細胞.

創建按順序排列的單元格

科學家現在可以創造特定的人類細胞胚胎幹細胞在適當的條件下,幾乎可以在身體內產生任何類型的細胞。

張和他的團隊使用這種技術製造多巴胺產生神經元,即帕金森病死亡的細胞。作為比較,他們還創造了產生另一種叫做谷氨酸的神經遞質的神經元。

當他們將兩種類型的細胞移植到小鼠的黑質中時,兩種神經元類型都會發出長距離的投射。但這些投射遵循不同的路線,並連接到大腦中的其他目標。

大部分植入的多巴胺產生細胞將軸突送到大腦的一個叫做背側紋狀體的部位,這對協調運動至關重要。在健康的大腦中,「天然」多巴胺細胞的目標是同一個區域。

研究人員認為這表明同一性移植的神經細胞而不是它們的位置決定了它們的軸突穿過大腦的路徑和最終目的地。

抑制性輸入


同樣重要的是,這兩種類型的植入神經細胞開始接受來自其他神經細胞的獨特輸入。谷氨酸細胞更有可能接受刺激輸入,而多巴胺細胞則更有可能接受抑制性輸入,從而阻止它們被過度刺激。

在將多巴胺細胞移植到大腦後的4到5個月,小鼠的運動技能得到了改善。相比之下,接受谷氨酸細胞的小鼠沒有表現出這樣的改善。

最後,研究人員證明是植入的多巴胺產生細胞恢復了小鼠的運動能力。

在將它們植入大腦之前,他們將基因「開關」開關插入到多巴胺細胞中。這些增加或降低細胞的活性,作為對動物飼料或注射藥物的反應。

當小組關閉細胞時,動物運動技能的改善消失了,這證明了他們創造的新電路是由他們負責的。

研究人員推測專家可以使用同樣的技術來微調帕金森病患者植入的多巴胺細胞的活性。

這些發現揭示了移植神經元與細胞類型相關的功能迴路整合,突出了利用幹細胞中的特殊類型神經元修復神經迴路來治療神經疾病的前景。

然而,他們注意到其工作的一些重要限制。

人黑質和背側紋狀體之間的距離比老鼠大得多,因此植入神經細胞的軸突將進一步生長。

他們寫道,需要對非人類靈長類動物進行進一步的研究,才能對更大的大腦進行治療。為了使這項技術在人類身上發揮作用,科學家們可能還必須找到加速軸突生長的方法。


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