许多人熟悉克里斯托弗·里夫的故事，这位演员在同名热门电影中扮演超人。1995年5月，在参加马术比赛时，里夫从马背上摔了下来，撞到地面时严重损伤了他的脊髓。
瞬间，里夫变成了四肢瘫痪者——颈部以下瘫痪。他被限制在轮椅上，甚至无法在没有机器的情况下呼吸。尽管如此，在九年时间里——直到2004年10月去世——他一直倡导呼吁加大对脊髓修复的研究。尽管他付出了努力，但进展缓慢。
对进展的需求比大多数人意识到的要大。在美国，每年有 11,000 人瘫痪。目前美国有超过 20 万脊髓损伤患者，具有讽刺意味的是，这个数字一直在增长，原因是受伤后最初几个小时的急救护理得到改善；过去会因外伤死亡的人现在活了下来。约 60% 的受害者是男性，60% 的人是在机动车事故或体育运动中受伤，超过 40% 的人年龄在 30 岁以下。所有人都面临着终生几乎无法恢复任何功能的境地，许多人因器官退化和感染等并发症而过早死亡。
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然而，最终，科学为脊髓和大脑中的神经细胞有朝一日可以再生提供了希望的曙光。在几项研究中，脊髓受伤的大鼠已经恢复了一些运动能力，少数甚至可以再次行走。猴子也恢复了。专家现在表示，即使是人类神经也基本上可以修复。这个消息引起了患者和科学家的极大乐观，但关于再生如何发生以及如何将这些机制转化为可靠疗法的知识才刚刚开始变得清晰。
阻止障碍
脊髓大约有手指那么粗，包含数百万条神经纤维，这些神经纤维驱动着大量的身体功能，包括肌肉控制和感觉处理。损伤不仅仅会导致手臂和腿部瘫痪；受害者还会失去对膀胱和肠道的控制，停止感觉皮肤疼痛并丧失性功能。对于许多截瘫患者来说，能够再次感觉到事物几乎与能够行走一样重要。
人们一直认为，大脑和脊髓（统称为中枢神经系统 (CNS)）中的神经元不会再生，这是绝对真理。这种现象让神经科学家感到沮丧，因为身体其他部位的断裂神经可以重建连接。然而，近年来，改进的医疗技术表明，脊髓被切断后，神经细胞确实开始伸出新的手指，称为轴突，它可以将信号跨越间隙传递。然而，几乎立即，一种蛋白质附着在试图生长的神经元上，并最终停止了这个过程。科学家们将这种蛋白质称为 Nogo。
Nogo 也存在于大脑中，最近也在周围神经系统的某些部位被发现。专家们推测，这种分子刹车可以防止一旦中枢神经系统成熟后神经细胞不受控制地生长，以此作为稳定复杂网络的一种方式。
研究人员仍然需要证明 Nogo 的罪责。这项努力的领导者之一是苏黎世大学脑研究所神经形态学负责人马丁·E·施瓦布。在 20 世纪 90 年代中期，施瓦布开发出一种抗体，它可以与 Nogo 结合，使其无法附着在神经元上并阻止轴突生长。施瓦布部分切断了几只大鼠的脊髓。然后，他在皮肤下植入一个泵，将抗体稳定地注入损伤部位几周。显微成像显示，损伤部位的间隙处有一条细细的神经组织束桥接。行为测试表明，大鼠的运动方式与其他没有脊髓损伤的大鼠相似。施瓦布说，它们游泳、在杆子上保持平衡、伸出手去拿食物和爬绳子。
2000 年，独立的科研小组同时宣布，他们已经找到了促使人类 Nogo 产生的基因。通过克隆这种 DNA，他们能够产生针对它的抗体。主要的制药公司注意到了这一点；葛兰素史克公司参与了一个发现小组，2001 年，诺华公司获得了施瓦布抗体配方的权利。
然而，一些科学家怀疑制药行业是否真的有兴趣帮助截瘫患者。《科学》杂志上的一篇文章指出，对于公司来说，患者太少——市场太小——无法证明开发商业药物的巨额费用是合理的。该杂志认为，公司对 Nogo 抗体感兴趣，可能是为了治疗影响大量人群的神经系统疾病，例如中风或帕金森病，这些疾病涉及大量中枢神经系统神经元的死亡。
阻止对接
其他科学家正在寻找替代解决方案。耶鲁大学的神经生物学家斯蒂芬·M·斯特里特马特没有试图束缚 Nogo，而是寻找一种方法来阻止神经细胞上 Nogo 对接的端口或受体。2001 年，他确定了受体以及 Nogo 分子上使其能够对接在那里的凸起形状。该凸起或片段是一个肽分子，斯特里特马特设法人工合成了它。目标是通过用合成肽填充受体来封闭受体。
为了测试这种方法，斯特里特马特通过插入动物脊柱的导管，在四周内将肽施用于大鼠的脊髓损伤。斯特里特马特说，许多神经纤维确实重新生长出来，而且大鼠的行走能力比不接受治疗时更好。
下一阶段的工作将是调查此类化合物在人体中是否安全有效。对接阻止剂可能具有一个优势：斯特里特马特和其他人最近发现证据表明，除 Nogo 之外的其他蛋白质也停靠在 Nogo 受体中并阻碍轴突生长；因此，仅削弱 Nogo 可能不会让轴突自由再生。一种疑似蛋白质是髓磷脂相关糖蛋白，存在于绝缘轴突的髓磷脂鞘中。另一种是少突胶质细胞髓磷脂糖蛋白。阻止 Nogo 受体可能阻止所有三种——至少在理论上是这样。
限制损伤
诸如 Nogo 之类的物质并不是阻止断裂的脊髓重新连接在一起的唯一因素。再生也受到身体其他有益努力的阻碍，这些努力旨在保护伤口部位。断裂或压碎的神经会引起大规模的炎症反应。它会导致液体填充间隙并使周围组织膨胀，切断受伤细胞周围完整神经元的血液供应，用压力压碎神经细胞，并释放各种信使分子，从而促使神经元中的细胞死亡。最终结果是神经间隙扩大。然后，疤痕组织开始形成以封闭伤口。由致密的链状分子制成的疤痕组织对新的轴突生长构成不可逾越的障碍。
伦敦国王学院的伊丽莎白·布拉德伯里可能已经找到了一种用一种称为软骨素酶 ABC 的分子弯刀来清除这种灌木丛的方法。这种细菌酶可以去除蛋白聚糖中的糖，从而溶解它们。布拉德伯里部分切断了大鼠的脊髓，然后立即用软骨素酶 ABC 处理受伤区域。这种物质发挥了作用。通过显微镜，她可以看到损伤部位的神经细胞正在建立新的连接。两周后，接受治疗的大鼠几乎与未受伤的对照组一样行走良好。未接受治疗的大鼠则惨败。
为了改进此类物质的递送，纽约州立大学上州医科大学的丹尼斯·J·斯特尔茨纳将酶包装在可生物降解的纳米球中，并将它们注射到损伤部位。正如他在 2004 年 10 月的神经科学学会年会上解释的那样，纳米球会随着时间的推移而降解，逐渐释放其内容物。这意味着可能只需要单次注射即可治疗伤口，而不是多次注射，每次注射都有进一步损伤和感染的危险。
刺穿疤痕
疤痕组织问题或许也可以通过另一种方式克服。早在 1985 年，现任伦敦大学学院的杰弗里·莱斯曼就发现了嗅觉系统（嗅觉）的独特特征。与其他神经细胞不同，大多数嗅觉神经元在受损时可以自发再生——例如当我们感冒或嗅到强溶剂时。莱斯曼发现，新发芽的神经纤维被嗅鞘细胞 (OEC) 包围，这是一种在身体其他部位都找不到的特殊细胞。随着时间的推移，莱斯曼的团队设法从大鼠身上培养出 OEC，并将它们移植到脊髓被部分切断的大鼠的损伤部位。
通过显微镜，莱斯曼可以看到 OEC 紧密排列，在切断的脊髓神经的两端之间形成桥梁。新的轴突开始沿着这个支架生长，直到它们穿过间隙。绝缘髓磷脂鞘也开始沿着新生神经形成。结果，啮齿动物再次能够用前脚抓住食物并进行复杂的运动活动，例如攀爬。在后续实验中，莱斯曼表明，即使在损伤发生后两到三个月应用该疗法，该疗法也可能成功。现在有几个实验室正在研究嗅鞘细胞。
其他类型的修复可能有助于恢复某些身体功能，例如对膀胱和肠道的控制。超过一半的脊髓损伤是部分损伤；许多神经纤维或多或少保持完整，但由于损伤性创伤和炎症，它们失去了髓磷脂鞘。没有绝缘层，神经不再能正常传导电信号。
称为少突胶质细胞的细胞负责在中枢神经系统中产生髓磷脂。加州大学欧文分校的神经生物学家汉斯·基尔斯泰德现在正试图诱导它们恢复损伤部位的绝缘。一种有争议的工具是胚胎干细胞，它可以发育成人体内几乎任何类型的细胞。基尔斯泰德正在使用特殊的培养技术将它们转化为少突胶质细胞的前体，称为少突胶质细胞祖细胞。在早期测试中，在损伤发生七天后将这些细胞注射到大鼠的脊髓中，导致八周后部分恢复运动功能。基尔斯泰德在 2004 年 10 月的神经科学会议上指出，这些啮齿动物没有踢足球，但它们做得非常好。
虚假的希望
另一组在受伤后 10 个月才接受祖细胞的大鼠没有出现任何恢复。基尔斯泰德推测疤痕组织阻止了髓鞘再生。结合使用嗅鞘细胞和祖细胞的联合疗法可能会奏效。
然而，当提到这些想法时，苏黎世的施瓦布指出，其他尝试结合不同治疗方案的研究人员的结果令人沮丧。他说，即使在动物试验中，联合疗法也被证明极其复杂。
这个赤裸裸的事实凸显了脊髓研究的一个令人不安的方面：其中大部分研究都是在公众关注下进行的，这可能会影响科学家过早地在人类身上尝试未经证实的疗法。施瓦布认为，在过去的 30 年里，对截瘫患者进行了一些可疑的实验。他补充说，在大多数情况下，科学基础还很简陋。过早尝试治疗不仅会引发虚假的希望，还会因新的神经通路造成幻痛，从而导致不正确的连接。
施瓦布坚持认为，研究人员应遵循经过检验的医疗实验常规：首先在实验室细胞培养物中进行测试，然后在啮齿动物中进行测试，然后在灵长类动物中进行测试，最后才在人类中进行测试——了解益处和副作用。其他人补充说，啮齿动物的成功可能不会导致人类的成功；物种在各个方面都存在巨大差异，从脊髓的大小到它们的行走方式。然而，在猿类等灵长类动物身上进行测试是存在争议的，猿类比大鼠更类似于智人。例如，必须对灵长类动物的脊髓进行切开，如果试验治疗失败，可能会导致动物瘫痪。
然而，没有这种中间步骤，就无法实现向人类的飞跃。施瓦布的最新研究可以作为典范。继他在大鼠身上进行的有希望的 Nogo 抗体测试之后，他转而研究恒河猴。对它们的脊椎进行深度切割导致动物一侧瘫痪，它们几乎无法使用一只手。治疗七周后，它们的灵活性显着恢复。施瓦布指出，它们打开抽屉，抓住食物——几乎像健康的猴子一样。
由于猴子没有表现出副作用，施瓦布现在将在分散的研究中心对众多截瘫患者测试 Nogo 抗体，部分原因是让其他科学家可以监督结果。施瓦布不期望奇迹发生，即使只是恢复膀胱控制和性功能等关键功能，他也会欣喜若狂，因为这些功能只需要少量重新连接的神经通路即可。
正如他们发送给施瓦布办公室的信件和电子邮件中所证明的那样，瘫痪患者所期待的只是这种简单的进步。当他解释给定实验中改善的可能性不大（如果有的话）的残酷真相时，他并没有在他们身上看到太多失望。他说患者并没有期待奇迹，因为他们意识到情况很复杂。但在沉默了这么多年之后，他们中的大多数人都很高兴知道今天有人在认真研究疗法。至于具体结果，他们倾向于考虑下一代。
（作者）
乌尔里希·克拉夫特是Gehirn & Geist的编辑。