蝌蚪神经再生基因为治疗脊髓损伤提供了新的希望

【字体: 时间:2021年04月02日 来源:iScience

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  名古屋大学的研究人员发现了一种基因,在非洲爪蛙蝌蚪的神经再生中起着至关重要的作用。非洲爪蛙蝌蚪的神经再生能力异常强。研究表明,将该基因引入脊髓损伤小鼠(SCI)可以部分恢复丧失的运动功能。

  

 

   

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图像:在脊髓损伤后不久,将Neurod4导入来自室管膜细胞的神经干细胞中,可促进神经元分化。分化的神经元形成突触,从而导致改善
来源:名古屋大学

脊髓损伤通常会导致患者经历永久性和严重的身体和神经残疾。说起这个大家很容易想起前体操运动员桑兰,那个不幸的小姑娘因为比赛中一次失误导致脊髓损伤而致终身残疾,令人唏嘘。如何修复脊髓损伤一直是研究人员关注的热点。最近,名古屋大学的研究人员发现了一种基因,这种基因在神经再生能力异常强大的非洲爪蛙蝌蚪的神经再生中起着至关重要的作用。他们最近发表在《科学》(science)杂志上的研究表明,将该基因引入脊髓损伤小鼠(SCI),可以部分恢复丧失的运动功能。这些发现可能有助于开发出一种新的脊髓损伤治疗方法。

修复人类和其他哺乳动物的脊髓损伤非常困难,部分原因是它们修复和再生脊髓神经组织的能力有限。相反,有些动物具有很强的神经再生能力,比如非洲爪蛙。作为蝌蚪,它完全有能力在脊髓损伤后恢复功能。智利Dasfne Lee-Liu和Juan Larrain在2014年曾发表的一项研究,“非洲爪蟾对脊髓损伤反应的全基因组表达谱揭示了再生和非再生阶段之间的广泛差异”。

在这种背景下,名古屋大学的研究小组与Lee-Liu和Larrain博士进行了一项合作研究,以鉴别调节非洲爪蟾蝌蚪神经再生的转录因子,目的是诱导哺乳动物的再生效应。研究小组全面分析了蝌蚪对脊髓损伤反应的基因表达谱,发现一种名为Neurod4的基因主要在神经再生过程中表达。因此,研究小组推测该基因是损伤后神经组织再生的关键因素。

在这项研究中,研究小组还注意到,在哺乳动物胚胎干细胞分化早期,从脊髓中央管室管中的髓腔膜细胞分化而来的神经干细胞出现了激活和增殖,尽管这些类型的神经干细胞最终转变成星形胶质细胞类型的细胞。该研究的通讯作者、名古屋大学医学院副教授Atsushi Natsume说:“综合考虑这些因素,我们认为将Neurod4导入激活的神经干细胞可能有助于神经元的再生。”

为此,研究小组进行了实验,在脊髓损伤后不久,将Neurod4基因引入到小鼠的激活神经干细胞中。研究人员观察到,神经干细胞成功地转化为神经元,有趣的是,小鼠偶尔会移动它们瘫痪的后腿。Atsushi Natsume博士解释说:“将Neurod4引入活化的神经干细胞,可以促进中继神经元的产生,而中继神经元会投射到后腿的运动神经元上。脊髓亚急性期损伤后,神经胶质瘢痕形成受到抑制。这种效果使得一个环境有利于轴突在受伤部位之外伸长并形成突触,从而改善后腿的运动功能。”

“我们的方法是将神经再生基因直接引入已经存在于脊髓中的神经干细胞中。这可以减轻常规干细胞移植方法中经常出现的排斥反应和肿瘤形成的问题。我们相信这项研究将有助于开发脊髓损伤的新治疗方法。”他补充道。


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