神经元移植术或有一天能逆转失明

科学家恢复了小鼠的幼年大脑可塑性和视力

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年轻的大脑具有可塑性,这意味着它们的大脑回路可以很容易地重新连接以促进学习。然而,到了成年期,大脑已经失去了大部分可塑性,并且在发生中风等情况后,不再容易恢复失去的功能。现在,科学家们通过将年轻的神经元移植到成年小鼠的大脑中,成功地恢复了成年小鼠的完全幼年可塑性,从而治愈了它们的严重视觉障碍。

在五月份发表于《Neuron》杂志上的一项开创性研究中,由加州大学欧文分校的苏尼尔·甘地领导的神经科学家团队将胚胎小鼠干细胞移植到其他小鼠的大脑中。这些细胞被启动成为抑制性神经元,从而抑制大脑活动。该研究的第一作者梅丽莎·戴维斯说,在此项研究之前,“人们普遍怀疑成年大脑是否允许这些细胞分散、整合并重新激活可塑性。” 科学家们多年来一直在尝试这项壮举,并在不断改进方法,而欧文团队最终获得了成功:这些细胞被整合到大脑中,并引起了大规模的重新连接,恢复了早期发育的高度可塑性。在视力受损的小鼠中,移植使得正常视力得以恢复,这通过视觉神经信号测试和游泳迷宫测试得到了证实。

科学家们尚未测试将移植技术用于其他神经系统疾病,但他们认为该技术对多种疾病和损伤具有潜力,具体取决于新神经元恢复可塑性的方式。目前尚不清楚移植细胞的增殖是否是可塑性恢复的原因,或者新细胞是否会触发现有神经元的可塑性。如果是后者,则该治疗可能会促进脑外伤或中风后大脑的重新连接和愈合。


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该团队使用了抑制性神经元,因为它们在早期的实验中显示出最有希望的结果。但是,这种特定类型的神经元也具有特殊的临床前景,因为许多精神和神经系统疾病都涉及兴奋和抑制之间的不平衡,包括癫痫、精神分裂症和慢性疼痛。包括宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的斯图尔特·安德森领导的一个实验室在内的多个实验室已经证明,移植健康小鼠的抑制性神经元可以改善患有这些疾病模型的小鼠的症状。新方法将允许更广泛的大脑改变,有可能彻底根除疾病。安德森说,对于那些未得到药物帮助的人来说,“神经元移植这样具有英雄气概的治疗方法可能会改变人生。”

在神经元移植应用于人类之前,仍然存在许多障碍。首先,小鼠干细胞可能对移植到人体内无效或不安全,而且科学家们尚不知道如何诱导人类干细胞变成该手术所需的神经元前体类型。此外,移植的细胞需要一个多月才能在受体小鼠的大脑中成熟;理论上,人类细胞将需要更长的时间,可能需要数年。

尽管存在这些障碍,专家们对这项突破感到兴奋。他们认为,神经元移植有一天可能会提供一种基于细胞的疗法,以有效且更重要的是永久性地治疗与年龄相关的疾病和发育性疾病。

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