人iPS细胞源性大脑皮层神经元移植促进雌性小鼠缺血性脑卒中模型精细运动功能恢复的研究

本期推荐：为解决脑卒中后神经功能缺损难题，研究团队开展人诱导多能干细胞(iPSC)源性大脑皮层神经元移植研究。通过Rose Bengal光化学法建立雌性SCID小鼠脑梗死模型，移植组在精细运动功能测试中表现显著改善，68%动物出现移植物神经元沿皮质脊髓束(CST)的长距离轴突投射。该研究为干细胞治疗卒中提供了关键实验依据。

　　

脑卒中作为全球第二大死因，每年导致约650万人死亡，其中62%为脑梗死患者。尽管急性期治疗手段不断进步，但幸存者仍常遗留严重功能障碍，特别是精细运动障碍，严重影响生活质量。目前针对神经功能恢复的治疗方案十分有限，如何重建受损的神经回路成为康复医学领域的重大挑战。

细胞移植疗法为脑梗死治疗带来了新希望。虽然间充质干细胞、神经干细胞等多种细胞类型已被探索，但移植细胞存活率低、功能整合有限等问题始终未能很好解决。随着诱导多能干细胞(iPSC)技术的突破，科学家现在能够通过三维培养获得高度模拟人脑结构的脑类器官，为神经元移植提供了理想细胞来源。

在这项发表于《Stem Cell Reviews and Reports》的研究中，京都大学的研究团队开发了一种创新性的治疗策略。他们使用SFEBq(悬浮培养快速聚集)技术，将人iPSC分化为大脑皮层神经元，并将其移植到脑梗死模型小鼠脑中，系统评估了这些移植神经元整合情况及其对运动功能恢复的影响。

研究人员采用改良SFEBq技术从人iPSC诱导生成大脑皮层神经元。简要而言，该方法通过调控TGF-β和Wnt信号通路，在无血清培养条件下形成具有玫瑰花结结构的脑类器官。第38天将类器官解离后重聚集为神经球，流式细胞术检测显示31.2%细胞表达深层层神经元标志物CTIP2和神经元标记β-TubIII。使用Rose Bengal光化学法在雌性SCID小鼠右侧大脑皮层制造梗死灶，7天后将含1.5×10⁵细胞的神经球移植到梗死周边区。

细胞移植改善脑卒中后精细运动功能

通过步态失误测试(foot fault test)和圆筒测试(cylinder test)评估运动功能恢复。结果显示，移植组在精细运动功能方面显著改善，移植后12周时改善最为明显。然而，评估粗略运动功能的圆筒测试中未观察到显著恢复。这表明移植神经元主要改善了需要精细控制的运动功能。

移植细胞存活并在脑中成熟

组织学分析显示，移植12周后移植物体积达13.5±8.0 mm³，未发现畸胎瘤或肿瘤形成。免疫组化显示人源细胞中16.4%表达深层层神经元标志物CTIP2，47.3%表达上层神经元标志物SATB2——值得注意的是，移植前细胞中并未检测到SATB2阳性细胞，表明移植后神经元继续成熟。仅6.9%细胞仍保持增殖活性(KI67阳性)。

移植神经元沿皮质脊髓束延伸长距离轴突

人特异性神经细胞黏附分子(hNCAM)染色显示，89%移植动物中出现沿皮质脊髓束(CST)的轴突延伸，其中68%动物的轴突成功到达脊髓。此外还观察到向同侧丘脑(89%)、上丘(83%)和前庭神经核(74%)的神经突延伸。相关性分析发现，大脑脚中hNCAM阳性纤维面积比与步态失误测试改善程度呈显著正相关，且CTIP2阳性细胞数量与大脑脚中hNCAM阳性纤维面积比也呈正相关。

研究结果表明，人iPSC源性皮层神经元移植后能够存活、成熟并整合入宿主神经网络，特别是沿皮质脊髓束延伸轴突，促进脑卒中后精细运动功能恢复。深层层神经元(CTIP2阳性)的存在与轴突延伸程度和功能恢复密切相关，提示这些神经元在皮质脊髓束重建中起关键作用。

该研究的重要意义在于首次证实iPSC源性皮层神经元能够通过重建皮质脊髓通路促进运动功能恢复，为细胞治疗脑卒中提供了坚实证据。然而，研究也发现移植仅改善精细运动而非粗略运动功能，提示可能需要同时靶向其他运动通路(如红核脊髓束、前庭脊髓束)以获得更全面的功能恢复。

研究存在的局限性包括12周观察期可能不足以完全评估神经元整合全过程；仅使用雌性小鼠限制了结果普适性；缺乏功能连接的直接证据等。未来研究需要优化移植策略提高深层层神经元存活率，验证突触连接功能活性，并评估长期安全性和肿瘤形成风险。

总之，这项研究为开发基于iPSC的脑卒中细胞治疗提供了重要概念验证，标志着我们在利用再生医学手段修复受损中枢神经系统的道路上迈出了关键一步。