神經幹細胞有望治療脊髓損傷

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港大醫學院和城大聯合研究團隊,培育出具愈合能力的人類神經幹細胞,有望為脊髓損傷治療帶來新機會。研究結果已發表於綜合性期刊《Advanced Science》。

傷型脊髓損傷(Spinal Cord Injury,SCI)通常由車禍、跌倒或運動相關的意外造成,傷口及周邊神經元逐漸退化對病人的運動及感知能力有不同程度的影響,情況嚴重的病人,有可能永久性癱瘓或喪失某些感知能力。目前,脊髓損傷並無有效的治療方案,由於創傷面及附近會長出膠質疤痕組織,這些組織猶如一道屏障,阻礙神經元再生;再加上未受損神經元的自然再生能力甚低,成年人脊髓中亦缺乏神經幹細胞,令運動能力和感知能力難以恢復。

現時被視為有希望的治療方案,是把從人類多能幹細胞(Pluripotent Stem Cell)提取的神經幹細胞移植於創傷面,以補充脊神經元缺失,有利連結自身的神經元而促使脊髓恢復。然而,創傷面的環境不利於神經元的形成,反而有利於星形膠質細胞,局限了移植神經幹細胞的治療效果。因此,大多數移植研究均採用雞尾酒療法,將生長因子包裹在細胞外基質中,提高在脊髓損傷大鼠模型中神經幹細胞的生存能力和神經激活力量。但要令神經幹細胞成熟和恢復功能,過程漫長,因此有需要尋求更有效益的移植方法,消除內、外在的阻礙以便有效治療脊髓損傷。

研究方法和結果

香港大學李嘉誠醫學院和香港城市大學的聯合研究團隊發現,在神經幹細胞中遞減的轉錄因子SOX9(性別決定區Y框蛋白9)基因表達與運動神經方向的神經譜系高度相關;同時,在神經幹細胞中,SOX9基因含量減半會促進運動神經的形成,可是SOX9表達量進一步降低,則會減弱細胞的存活和更新能力。這些發現表明了SOX9分量會影響神經幹細胞中的神經形成起始、自我更新、存活的能力。這些在表達50% SOX9蛋白的人類神經幹細胞中增強神經元效能,部分歸因於葡萄糖消耗的減少。這些神經元性和代謝特性在SOX9減少神經幹細胞在大鼠脊髓損傷部位移植後保留,而不需要額外加添生長因子,顯示傷口狀況並不影響神經幹細胞的新陳代謝狀態和神經元分化屬性。

重要的是,神經幹細胞帶有半劑量的SOX9表達很好地融合於移植的環境,顯著地分化成為運動神經元,減輕膠質疤痕以利於長距離神經細胞軸突的生長,與自身的神經連結,以及顯著提升受體動物的步行和溫度感知能力。

SOX9表達

團隊從大鼠研究結果驗證,半劑量的SOX9表達,可以克服傷口及周圍環境及身體自然的局限性,並具增強治療潛能。為使研究結果能推進至脊髓損傷病人移植治療的臨床使用,團隊未來將集中研究在神經幹細胞中將SOX9的活性或表達量減半的基因策略。

港大醫學院生物醫學學院副教授張知恒博士表示:「我們的研究揭示了一個全新範式的治療策略,藉著基因靶向激活體內天然機制,以提升針對神經幹細胞治療脊髓損傷的潛能。此方法改變了移植物在傷口的反應,強化的神經元方向分化、存活和整合能力,以及減少神經膠質疤痕形成,將為脊髓損傷患者提供更有效的幹細胞治療方案。」3

 

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