斯坦福大学的研究人员已经诱导参与视觉的脑细胞再生并建立功能性连接，这有助于颠覆传统的教条，即哺乳动物的脑细胞一旦受损就永远无法修复。这项工作是在视力受损的小鼠身上进行的，但这表明，人类的疾病，包括青光眼、阿尔茨海默病和脊髓损伤，可能比长期以来认为的更易于修复。
已知青蛙、鱼类和鸡可以再生脑细胞，之前的研究也提供了哺乳动物也可能再生的线索。斯坦福大学的科学家说，他们的新研究证实了这一点，并表明，虽然只有不到 5% 的受损视网膜神经节细胞再生，但这仍然足以改变小鼠的视力。“大脑非常擅长应对剥夺的输入，”领导这项工作的斯坦福大学神经生物学家安德鲁·休伯曼说。“这项研究还支持这样一种观点，即我们可能不需要再生系统中所有的神经元就可以获得有意义的恢复。”
其他研究人员称赞了这项研究，该研究于周一发表在《自然神经科学》上。“我认为这是朝着我们真正可以再生视神经的目标迈出的重要一步，”约翰霍普金斯大学的眼科教授唐·扎克说，他没有参与这项研究。他称之为“又一个迹象表明，有可能将这种能力带回人类”。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
早期的研究表明轴突——从神经元延伸并传导信号的长臂——可以以这种方式再生，但斯坦福大学的研究是第一个证明这种程度的再生和视觉恢复的研究，扎克说，他也是约翰霍普金斯干细胞和眼部再生医学中心的联合主任。该研究表明，再生的轴突可以沿正确的方向生长，形成恢复功能所需的连接。“它们基本上可以记住它们的发育历史并找到回家的路，”休伯曼说。“这是神经再生领域下一个重要的里程碑。”
他的团队还发现了一种新颖的双管齐下的方法来触发这种再生。一旦哺乳动物中枢神经系统的细胞成熟，它们通常会关闭“生长开关”，并且永远不会再次生长。研究人员使用基因操作来重新打开这个开关——激活所谓的“哺乳动物雷帕霉素靶点”（mTOR）信号通路，这有助于刺激生长——然后他们锻炼受损的眼睛，通过向小鼠展示移动的高对比度条纹来使其工作。“当我们结合这两种——分子诡计和电活动时，我们看到了这种令人难以置信的协同效应，”休伯曼说。“神经元的生长距离巨大——比它们通常的生长速度长 500 倍且更快。”研究人员发现，遮住小鼠的好眼并迫使其只用受损的眼睛看条纹特别有帮助，类似于斜视儿童只允许使用较弱的眼睛来改善的方式。
这种生长激活和视觉输入的结合是最初刺激脑细胞生长的原因，因此两者都需要再生是有道理的，华盛顿大学的眼科教授拉塞尔·范·格尔德说，他没有参与休伯曼的研究。“这表明，在发育过程中大脑和眼睛之间发生的对话……可以通过适当的视网膜细胞生长因子和大脑可以利用的活动模式的组合来恢复。”
该研究的共同作者、波士顿儿童医院的神经学家何志刚说，脑细胞不能通过一个简单的过程再生，他并不感到惊讶。“如果你想想过去 50 年医学界发生的事情，”他说，“几乎所有有效的治疗都不是单一治疗，而是组合治疗。我认为这将是我们领域的趋势。”
研究人员通过病毒传递的靶向基因疗法来翻转小鼠的细胞生长开关，但据何说，可能还有其他更简单的方法——例如药片——最终在人类身上做同样的事情。他指出，类似的双管齐下的方法尚未准备好用于人类患者，并补充说，为了重新布线视觉，人类视网膜细胞也必须比小鼠生长得远得多。“人类视神经必须在厘米级的尺度上再生，而不是在毫米级的尺度上再生，”他解释说。
扎克说，斯坦福大学的团队之所以能够取得这一进展，部分原因是休伯曼之前的研究，他多年来一直在开发识别和标记视觉系统中不同类型细胞的方法。其他研究也显示出一定程度的再生，但这项研究首次能够量化再生的数量并跟踪其靶标特异性。“这表明提前开发工具可能非常强大，”扎克说。
与 mTOR 通路一起开发这项工作的何说，他还不确定这项新知识将如何使人类患者受益。研究人员将不得不继续探索该方法的优缺点，以弄清楚如何最好地将其用于患者。“以前，对于视网膜神经或其他脑细胞的损伤无能为力，”何说，他的实验室研究视网膜和脊髓损伤。“现在，我们需要考虑哪种类型的患者最有可能从治疗中受益。”
休伯曼说，他希望这项工作可以在几年内帮助患有早期青光眼的人避免导致失明的退化。“在许多情况下，可以通过增强视网膜神经节细胞的神经活动来潜在地治疗青光眼，”他说。
斯坦福大学的研究还表明，其他脑细胞有朝一日可能会被诱导进行自我修复，休伯曼说，这可能会在脊髓损伤后恢复一些运动，逆转与记忆相关的疾病（如阿尔茨海默病），并最大限度地减少自闭症的社会缺陷。“它与脊髓损伤和其他形式的神经再生的相关性令我们兴奋，”他说。