人类干细胞培育神经元成功修复动物受损脊髓回路

美国生物医学研究机构格拉德斯通研究所一项新成果显示，从人类干细胞培养出的特定脊髓神经元，移植到受伤大鼠体内后能够存活，并与动物自身神经回路建立连接，从而改善了与呼吸相关的运动功能。这项成果为脊髓损伤的再生治疗带来了新希望。相关研究发表于最新一期《科学·转化医学》。

研究团队进行实验。图片来源：格拉德斯通研究所

脊髓损伤在全球范围内影响约1500万至2000万人。当损伤发生在颈部时尤为严重，因为受损的脊柱回路会干扰控制横膈膜的信号，而横膈膜是人体最主要的呼吸肌肉。尽管急救护理和康复技术不断进步，目前仍没有获批的疗法能够重建脊髓损伤后失去的神经元和连接。

研究团队聚焦于一类名为V2a中间神经元的细胞，它们是控制运动的中继细胞。此前的多项研究发现，这类细胞与脊髓创伤后的恢复有关，涉及呼吸和行走相关的神经回路。

为了测试移植新的V2a中间神经元是否能帮助脊髓愈合，团队首先开发了在实验室中制造这类细胞的方法。这一方法建立在近十年的研究工作基础上，其最初利用小鼠胚胎干细胞生成特定的脊神经元群体，后来逐步发展为使用临床相关的人类诱导多能干细胞。团队花费约一年半时间反复试验，才掌握了用干细胞制造这种特定神经元的配方。他们还确保最终得到的细胞可以冷冻保存并在解冻后使用，这一特性对于未来可能的临床试验至关重要。

在动物实验中，团队在大鼠颈椎脊髓受伤一周后，将人类脊髓中间神经元移植到成年大鼠体内。颈部损伤是最常见的脊髓损伤类型之一，常干扰控制呼吸的神经回路。移植两个月后，新细胞不仅在损伤部位的恶劣环境中存活，还与周围的脊髓细胞形成了连接。当激活移植部位时，可观察到膈肌活动增加。当激活大鼠自身的脑干神经元时，移植细胞也会随之启动。

在正常条件下，接受移植的大鼠与未治疗大鼠的呼吸差异并不明显。但当动物处于低氧或高二氧化碳环境，即需要膈肌包努力工作时，大多数受伤且未治疗的大鼠出现呼吸衰竭迹象，而接受新V2a中间神经元的大鼠中，有四分之三顺利通过了这一挑战。团队认为移植的细胞提供了额外的呼吸功能储备。

团队还首次识别出移植V2a中间神经元中一个特定的子群，这类细胞更容易与宿主呼吸回路建立连接，对康复尤为关键。他们计划继续深入研究这一发现。

在细胞疗法应用于人体之前，团队需要在大型动物中验证其有效性，并测试其在受伤数月甚至数年后的治疗效果，而不仅限于急性期。