神经干细胞有望治疗脊髓损伤

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港大医学院和城大联合研究团队,培育出具愈合能力的人类神经干细胞,有望为脊髓损伤治疗带来新机会。研究结果已发表于综合性期刊《Advanced Science》。

伤型脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)通常由车祸、跌倒或运动相关的意外造成,伤口及周边神经元逐渐退化对病人的运动及感知能力有不同程度的影响,情况严重的病人,有可能永久性瘫痪或丧失某些感知能力。目前,脊髓损伤并无有效的治疗方案,由于创伤面及附近会长出胶质疤痕组织,这些组织犹如一道屏障,阻碍神经元再生;再加上未受损神经元的自然再生能力甚低,成年人脊髓中亦缺乏神经干细胞,令运动能力和感知能力难以恢复。

现时被视为有希望的治疗方案,是把从人类多能干细胞(Pluripotent Stem Cell)提取的神经干细胞移植于创伤面,以补充脊神经元缺失,有利连结自身的神经元而促使脊髓恢复。然而,创伤面的环境不利于神经元的形成,反而有利于星形胶质细胞,局限了移植神经干细胞的治疗效果。因此,大多数移植研究均采用鸡尾酒疗法,将生长因子包裹在细胞外基质中,提高在脊髓损伤大鼠模型中神经干细胞的生存能力和神经激活力量。但要令神经干细胞成熟和恢复功能,过程漫长,因此有需要寻求更有效益的移植方法,消除内、外在的阻碍以便有效治疗脊髓损伤。

研究方法和结果

香港大学李嘉诚医学院和香港城市大学的联合研究团队发现,在神经干细胞中递减的转录因子SOX9(性别决定区Y框蛋白9)基因表达与运动神经方向的神经谱系高度相关;同时,在神经干细胞中,SOX9基因含量减半会促进运动神经的形成,可是SOX9表达量进一步降低,则会减弱细胞的存活和更新能力。这些发现表明了SOX9分量会影响神经干细胞中的神经形成起始、自我更新、存活的能力。这些在表达50% SOX9蛋白的人类神经干细胞中增强神经元效能,部分归因于葡萄糖消耗的减少。这些神经元性和代谢特性在SOX9减少神经干细胞在大鼠脊髓损伤部位移植后保留,而不需要额外加添生长因子,显示伤口状况并不影响神经干细胞的新陈代谢状态和神经元分化属性。

重要的是,神经干细胞带有半剂量的SOX9表达很好地融合于移植的环境,显著地分化成为运动神经元,减轻胶质疤痕以利于长距离神经细胞轴突的生长,与自身的神经连结,以及显著提升受体动物的步行和温度感知能力。

SOX9表达

团队从大鼠研究结果验证,半剂量的SOX9表达,可以克服伤口及周围环境及身体自然的局限性,并具增强治疗潜能。为使研究结果能推进至脊髓损伤病人移植治疗的临床使用,团队未来将集中研究在神经干细胞中将SOX9的活性或表达量减半的基因策略。

港大医学院生物医学学院副教授张知恒博士表示:「我们的研究揭示了一个全新范式的治疗策略,借着基因靶向激活体内天然机制,以提升针对神经干细胞治疗脊髓损伤的潜能。此方法改变了移植物在伤口的反应,强化的神经元方向分化、存活和整合能力,以及减少神经胶质疤痕形成,将为脊髓损伤患者提供更有效的干细胞治疗方案。」3

 

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