《Cell Stem Cell 》科学家发现干细胞如何导航和修复中风后的脑损伤

　　

我们身体的某些部位能在相当短的时间内从受伤中恢复过来。眼睛的外层保护层被称为角膜，轻微的划伤可以在一天内愈合。

大脑不是这些快速愈合的组织或器官之一。成年脑细胞是稳定的，可以持续一生，除非受到创伤或疾病，而我们肠道内的一些细胞只能维持五天，必须不断地被替换。

科学家和医生希望利用干细胞疗法来提高大脑因脑震荡或中风而受损的再生能力。到目前为止，这些治疗一直受到大脑损伤引起的变化以及将再生细胞整合到现有大脑回路中以恢复记忆或运动技能等功能的困难的阻碍。

2026年1月8日，桑福德伯纳姆普雷比斯医学发现研究所和新加坡杜克国立大学医学院的科学家在《细胞干细胞》杂志上发表了一项来自人类干细胞疗法的测试结果。当移植到小鼠体内时，这些细胞成熟了，融入了现有的神经回路并恢复了功能。通过追踪细胞并对其基因表达模式进行测序，研究人员还揭示了移植细胞如何找到它们需要去的地方，并与神经系统建立联系。

对于中风和其他形式的脑损伤，有希望的再生医学疗法面临的第一个挑战是缺乏培育环境。发育中的大脑是干细胞形成神经元和连接神经系统回路的一个欢迎和指导的地方，而中风后到达的治疗细胞更多的是敌意而不是好客。

“在中风后的成人大脑中，你会看到一个囊肿的形成，一个充满各种炎症分子的空洞，所以这有点像治疗细胞在充满威胁的危险沼泽中游泳，”Zhang博士说。

如果这还不够，疤痕组织围绕着空洞保护大脑免受进一步的损伤，但它也形成了一个障碍，阻止任何潜在的再生。

一些细胞治疗专家尝试将新细胞移植到大脑受损区域附近，因为那里的细胞更容易存活和生长。其目标是绕过受损区域，最终重建电路。Zhang认为这种创伤需要治愈，而不是回避，以达到再生医学的潜在好处。

中风后，受损的病变通常非常大，给大脑与脑干和脊髓的功能连接带来了巨大的挑战。

Zhang和研究小组试图通过开发一种方法来支持直接移植到中风腔恶劣环境中的治疗细胞的存活，从而跨越这一空白。科学家们使用小分子药物和结构蛋白的混合物，发现移植的细胞成功地存活并生长，填满了受损的区域。

Sanford Burnham Prebys神经疾病中心主任、教授Su-Chun Zhang：一旦移植的细胞能够存活并成为神经元，我们就开始思考这些神经元是否能够突破疤痕组织，通过建立新的连接和重建被破坏的回路，生长出功能正常的神经。

虽然研究人员已经证明，移植细胞并生长新的神经元是可能的，但他们知道，如果它们不能形成正确的连接，就不会有什么好处。他们是在重建被拆毁的桥梁，还是在建造新的桥梁？

Zhang说：“我们发现，即使在成熟的大脑环境的复杂背景下，不同类型的移植神经元也能找到自己的伴侣。”它们仍然能够以一种非常具体的方式找到目标。

在对移植神经元进行三维重建后，科学家们观察到，神经元用来在神经系统中形成连接的长刺状突起的模式，与填充大脑皮层和脊髓之间通路的正常神经元的模式相似。

接下来，科学家们试图更好地了解这些再生神经元的导航能力。他们使用基因条形码来标记和追踪移植的细胞。这些数据与移植细胞基因表达谱的测序结果相结合。

“我们发现每种细胞类型都有自己的密码，一旦细胞变成神经元，这个密码告诉每个细胞将其投射或轴突发送到大脑和脊髓的不同部位，”Zhang说。

“这是第一次报道这种惊人的现象，它意义重大，因为它基本上告诉我们，如果我们有正确类型的移植细胞，它们已经知道去哪里，怎么做来修复失去的东西。”

科学家们利用机器学习识别了从移植的治疗细胞中发育出来的四种神经元亚型。每一种亚型都有一种不同的基因表达，这种基因可以引导轴突的生长，这就解释了为什么一种特定亚型的大多数神经元会将轴突发送到同一大脑区域形成回路。

研究小组还验证了轴突投射模式如何受到修饰基因表达的转录因子蛋白的影响。他们测试了没有转录因子Ctip2修饰的干细胞。这些移植细胞的投射模式与含有该因子的细胞明显不同，有更多的轴突寻求与海马体和杏仁核形成连接。

Zhang说：“通过更多地了解这些移植神经元亚型，我们可能能够预测它们的投射和连通性，从而选择合适的神经元细胞类型用于患者的靶向电路重建。”

它为细胞疗法开辟了一个充满希望的未来，帮助数百万患有中风和其他毁灭性神经系统疾病的人。