脊柱修復的驚人進步使受傷的小鼠能夠再次行走

研究人員使用基因療法逆轉了完全脊髓損傷小鼠的“不可逆癱瘓”。

研究小組發(fā)現，再生神經元不足以完全恢復行走，再生療法必須針對特定的神經元，并引導它們回到它們所屬的地方，這在以前是未知的。

還有很多工作要做，但瑞士和美國的團隊表示，這是建立人類實現相同目標所需的技術的第一步。

“我們希望我們的基因療法將與我們涉及脊髓電刺激的其他程序協同作用，”說瑞士聯邦理工學院（EPFL）的神經科學家Grégoire Courtine。

一個完整的脊髓損傷（SCI）阻止脊髓自行愈合?；謴托枰T導神經元的再生，這已經實現，但這些療法實際恢復運動功能的必要條件仍然是一個謎。

我們知道患有部分SCI的小鼠或人類會暫時癱瘓，但它們的大部分運動功能會自然恢復。產生行走的脊髓神經元位于腰椎區(qū)域，但在部分SCI之后，神經元在胸的區(qū)域中繼跨脊髓的通信，可以恢復行走。

該團隊假設，恢復這些特定的神經元通信模式也可以讓具有完整SCI的人再次行走。

“當我們設計一種治療策略時，我們受到大自然的啟發(fā)，該策略復制了部分損傷后自發(fā)發(fā)生的脊髓修復機制，”說洛桑聯邦理工學院神經科學家喬丹·斯奎爾。

研究人員使用遺傳分析來確定哪些胸椎脊髓神經元有助于部分SCI后的自然愈合。他們追蹤軸突，連接神經元并讓它們交流的微小神經纖維，發(fā)現它們自然地到達腰椎脊髓。

“我們使用單細胞核RNA測序的觀察不僅暴露了必須再生的特定軸突，而且還揭示了這些軸突必須重新連接到其自然靶標才能恢復運動功能，”說嘩啦啦。

2018年，同一支球隊展示了一種治療方法這刺激了小鼠軸突的再生，這些軸突能夠在脊髓的嚴重損傷中重新生長。

“但我們也意識到這還不足以恢復運動功能，”解釋洛桑聯邦理工學院的神經科學家馬克·安德森（Mark Anderson）說：“因為新纖維未能連接到病變另一側的正確位置。

因此，神經科學家開發(fā)了一種基因療法來刺激軸突的再生。和引導他們一直到腰椎脊髓。

他們在已識別的神經元中啟動了生長程序，以便它們的軸突可以重新生長。他們還上調了幫助軸突通過損傷組織核心的蛋白質，并賦予它們指導分子，以幫助它們在腰椎脊髓中找到自然目標。

這導致具有完全SCI的小鼠顯著恢復。小鼠能夠再次行走，行走模式類似于在部分SCI后再次開始行走的小鼠。

當他們禁用這些神經元時，小鼠不能再行走，這表明這種功能的恢復依賴于特定神經元的再生軸突。

作者說，弄清楚如何將特定的神經元亞群引導到其自然目標區(qū)域是朝著可以恢復人類運動功能的技術邁出的一步。

“我們相信治療脊髓損傷的完整解決方案將需要兩種方法 - 基因療法再生相關神經纖維，以及脊柱刺激，以最大限度地提高這些纖維和損傷下方脊髓產生運動的能力，”Courtine。說.

在像我們這樣的大型動物中促進長距離再生的復雜性意味著成功的策略可能需要更多的研究。

團隊結論是他們的工作將“解鎖框架以實現對受傷脊髓的有意義修復，并可能加快其他形式的中樞神經系統損傷和疾病后的修復。

該研究已發(fā)表在科學.

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