將大腦免疫細胞轉化為神經元有助於中風後的康復
研究人員已將腦免疫細胞轉化為神經元,取代了受損的神經元,恢復了受中風影響的小鼠的功能。下一步將研究是否能利用人體腦細胞取得相同的結果,從而為治療中風打開一扇大門。
中風或其他腦血管疾病導致腦部血流不暢後,神經元要麼受損,要麼死亡,造成特有的生理和心理缺陷。現在,日本九州大學的研究人員將大腦的主要免疫細胞小膠質細胞轉化為神經元,從而恢復了受中風影響的小鼠的運動功能。
研究的通訊作者中島健一說:”當我們被割傷或骨折時,我們的皮膚和骨骼細胞可以複製,從而治愈我們的身體。但我們大腦中的神經元卻不容易再生,因此損傷往往是永久性的。因此,我們需要找到新的方法來安置失去的神經元。”
研究人員從先前的研究得知,在健康小鼠的大腦中,小膠質細胞可以被誘導發育成神經元。中風後,負責清除受損或死亡腦細胞的小膠質細胞向受傷部位移動並迅速複製。
研究的第一作者入江隆說:”小膠質細胞數量豐富,而且正好位於我們需要它們的地方,因此它們是理想的轉化目標。”
研究人員透過暫時阻斷右側大腦中動脈誘導小鼠中風,大腦中動脈是大腦中的主要血管,通常與人類中風有關。一週後,研究人員觀察到小鼠的運動功能出現障礙,紋狀體中的神經元明顯減少,而紋狀體是大腦中參與決策、行動規劃和運動控制的區域。
他們使用慢病毒–一種用作病毒載體的亞類逆轉錄病毒–將DNA插入中風損傷部位的小膠質細胞。DNA中含有產生NeuroD1的指令,NeuroD1是一種誘導神經元轉換的蛋白質。在隨後的幾周里,這些細胞發育成了神經元。
在小膠質細胞中產生NeuroD1 蛋白可誘導它們發育成神經元(紅色),並減少神經元缺失區域(暗斑)。
DNA 植入三週後,小鼠的運動功能得到改善。到八週時,新誘導的神經元已成功融入大腦迴路。當研究人員移除新神經元時,運動功能的改善消失了,這證實了新神經元對老鼠的復健做出了直接貢獻。
中島說:”這些結果很有希望。下一步是測試NeuroD1 是否也能有效地將人類小膠質細胞轉化為神經元,並確認我們將基因插入小膠質細胞的方法是安全的。”
由於小鼠是在中風後的急性期接受治療的,此時小膠質細胞已經遷移到損傷部位,因此研究人員下一步計劃觀察他們是否能在後期階段讓小鼠產生康復效果。
該研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。