科学家利用干细胞培育出成熟的神经元后,能够恢复阿尔茨海默氏症患者心智衰竭的脑细胞移植即将问世。
目前,对于痴呆症或其他神经退行性疾病患者的大脑造成的损害,几乎没有什么办法可以逆转,家人被迫看着他们所爱的人在精神上和身体上逐渐消失。
但美国西北大学的科学家们已经证明,将干细胞转化为神经元是有可能的。他们表示,这一突破可以让受损或丢失的脑细胞得到替代,有可能恢复认知能力。
神经元也可以移植到脊髓损伤的患者身上,以帮助恢复神经感觉。
之前创造神经元的尝试已经停滞,因为这些细胞还不成熟,无法执行复杂的信号传递,也无法执行成熟脑细胞中常见的分支和电活动。
芝加哥西北大学材料科学、化学和医学教授塞缪尔·斯图普说:“当你有一个干细胞,你设法把它变成一个神经元,它将是一个年轻的神经元。”
“但是,为了让它在治疗意义上有用,你需要一个成熟的神经元。否则,这就像让一个婴儿去完成一项需要成年人才能完成的功能。
“成熟的神经元能够更好地建立突触连接,这是神经元功能的基础。”
医生可以将皮肤细胞转化为干细胞
为了解决这个问题,研究人员将未成熟的神经元培养在一个含有快速移动的合成信号分子的微小网格上,这个过程模拟了神经元在体内随着时间的推移而生长的环境。
分子移动得越快,神经元就越成熟。
这意味着,在未来,医生可以从患者身上提取皮肤细胞,将其转化为干细胞,然后使用该技术创建一个健康神经元库,用于移植到大脑或脊髓中。
这些细胞将在基因上与患者匹配,因此不会出现排斥反应。
该团队认为,它可以为脊髓损伤以及神经退行性疾病提供一种有前景的治疗方法,包括阿尔茨海默病、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、帕金森病或多发性硬化症。
英国有近95万人患有痴呆症,14.5万人患有帕金森氏症,13万人患有多发性硬化症,5000人患有ALS。但目前还没有办法治愈或扭转这种情况。
这项突破将使科学家能够更详细地研究疾病
这一突破还将使科学家能够更详细地研究这些疾病,因为他们现在可以在培养皿中培养非常成熟的患病脑细胞,并测试新的疗法和药物。
作为研究的一部分,研究小组从一名渐冻症患者身上提取了皮肤细胞,并将它们转化为干细胞,然后转化为运动神经元,然后使它们大量老化,直到它们开始出现导致该疾病的蛋白质积累的迹象。
该研究的共同通讯作者,西北大学的Evangelos Kiskinis说:“我们第一次能够在干细胞来源的ALS患者运动神经元中看到成人发病的神经蛋白聚集。”
“目前还不清楚聚集是如何引发这种疾病的。这是我们希望第一次找到的答案。”
“对于ALS这样的疾病,细胞替代疗法可能非常具有挑战性,因为脊髓中移植的运动神经元需要将它们的长轴突投射到周围适当的肌肉部位,但对帕金森病来说可能更直接。
“无论如何,这项技术都将是革命性的。”
“远远超出”目前的能力
然而,英国专家警告说,使用干细胞进行治疗可能还有很长的路要走,而且可能面临许多挑战。
英国阿尔茨海默病研究中心高级研究员Selina Wray教授在评论这项研究时说:“一些研究人员认为干细胞疗法有朝一日可以取代受损的脑细胞,使人们恢复完美的认知健康,但这远远超出了我们目前的能力。”
“大脑是一个极其复杂的器官,阿尔茨海默氏症不仅影响一种神经细胞或大脑的特定区域。
“大脑中的每个神经细胞都可以与其他细胞有数千个连接。这些连接的总数达到数以万亿计。
“虽然阿兹海默症的干细胞疗法前景诱人,但这种方法也存在巨大的挑战。即使我们能够促进新细胞的生长,直接取代那些被阿尔茨海默病损坏的细胞,除非我们也能解决疾病过程,否则新生长的细胞也会受损。
“因此,在干细胞疗法能够应用于阿尔茨海默氏症等疾病之前,还有很长的路要走。”
这项研究发表在《细胞干细胞》杂志上。