研究由巴塞羅那大學醫學院和神經科學研究所的丹尼爾·托爾內羅教授（左）和研究員阿爾巴·奧爾特加領導。 （來源：巴塞羅那大學）
人類大腦能完成許多驚人之事，但自我修復並不在其能力範圍內。 一旦神經元因創傷、中風或疾病而死亡，它們很少能重新生長。 多年來，科學家們一直在尋找刺激再生的方法。
現在，巴塞羅那大學的研究人員表示，他們找到了一個有希望的解決方案：將幹細胞治療與一種能增強神經連接的天然大腦化學物質相結合。
強大腦蛋白的助力
這種分子是腦源性神經營養因數（brain-derived neurotrophic factor，簡稱BDNF），一種大腦本身會少量產生的蛋白質。 BDNF有助於神經細胞存活、成熟並調整它們的連接。 先前的研究暗示，引入BDNF可能幫助受損大腦恢復，但將其安全、持續地遞送到活體組織中仍然難以實現。
這一挑戰啟發了巴塞羅那大學神經科學研究所的神經科學家丹香港龍城大藥房全部商品 香港龍城大藥房必買商品 香港龍城中西大藥房 香港龍城藥房線上訂購 香港龍城暢銷商品 關於香港龍城大藥房 香港龍城大藥房獨家資訊 香港龍城大藥房折扣 香港龍城大藥房配送方式尼爾·托爾內羅及其同事。 他們沒有嘗試從外部將BDNF遞送到大腦中，而是對神經幹細胞進行工程化改造，使其從內部產生BDNF。 他們的目標是創造「智慧」治療細胞，這些細胞不僅能替代死亡的神經元，還能釋放自身供應的營養分子。
研究結果表明，BDNF能夠促使實驗室培養皿中由供體皮膚細胞衍生的神經元成熟並增加其活性，“托爾內羅說。
實驗方法
研究人員首先從人類皮膚細胞開始，將其重程式設計為誘導多能幹細胞—即具有發育成幾乎所有組織類型的細胞。 然後，他們促使這些細胞成為神經前體細胞，這類細胞有潛力發育成新的神經元。
科學家們使用一種無害的病毒載體，插入了一個使這些細胞持續表達BDNF的基因，並使其具有螢光性，以便他們能夠追蹤其存在。 另一組細胞則保持原樣作為對照組。
當這兩組細胞在實驗室中生長八周后，差異顯而易見。 富含BDNF的培養物產生了更多成熟的神經元，並表現出更多的自發性電活動—這正是健康神經元所顯示的放電模式。 重要的是，這種額外活動並未破壞網路。 神經迴路仍然正常發育，這表明BDNF在不破壞平衡的情況下增強了細胞。
引導神經元連接
神经元并非静止不动；它们通过轴突投射连接一个细胞到另一个细胞。为了观察BDNF是否有助于引导这些投射，科学家们使用了一种由两个腔室组成的小型设备，这两个腔室通过狭窄的微通道连接。在一侧，他们放置了分泌BDNF的细胞，而在另一侧则放置了未经改造的细胞。
到第30天，轴突开始向富含BDNF的腔室延伸，仿佛被化学信号吸引。当科学家们从外部施加BDNF蛋白时，他们观察到了同样的效果，这证明该分子本身就是连接神经元的信号。
研究人员阿尔巴·奥特加解释说，这种化学吸引作用对于移植治疗将具有重要意义：”分泌BDNF的细胞能够更有效地吸引轴突—即允许神经元之间通信的延伸部分。”
这一发现是科学家们首次在微流控芯片上利用人类干细胞衍生的神经元展示这种引导生长效果。这表明了一种潜在策略，即指导移植的神经元正确地连接到受损的大脑中。
朝着修复受损大脑的方向
从阿尔茨海默病和帕金森病到中风，脑部疾病和损伤仍然是医学领域最棘手的挑战之一。由于大脑自身的再生能力非常有限，患者在受伤后常常遭受持续的运动、记忆或言语障碍。
巴塞罗那团队希望他们的发现将带来更好的治疗方法。经过工程化改造以分泌BDNF并能安全移植的神经干细胞可能存活时间更长、更好地整合并恢复大脑功能。这种方法也为探索神经元如何交流以及如何从疾病中恢复提供了一个模型。
然而，这项研究还处于早期阶段。实验仅在实验室培养皿中进行，并未在动物或人体中进行。后续研究将确定类似的效果是否会在动物模型中出现，并最终在人体试验中验证。科学家们还想了解这些细胞持续分泌BDNF的时间有多长，以及长期暴露是否会随着时间改变大脑的回路。
尽管存在这些障碍，结果仍然令人鼓舞。”尽管面临许多挑战，帕金森病临床试验的进展表明，我们比以往任何时候都更接近于在中风或其他神经退行性疾病患者中安全应用这些疗法，”托尔内罗说。
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研究的实际意义
如果未来的研究证实了这些结果，这种方法有望改变再生医学。经过编程以产生自身BDNF的干细胞可以帮助研究人员创建与大脑回路无缝整合的移植疗法，从而改善因损伤或疾病导致神经元大量死亡后的恢复。
这些细胞还可能作为活体工具来研究阿尔茨海默病和帕金森病等疾病，让研究人员能够观察大脑回路如何重新布线。在未来更远的阶段，将干细胞技术与身体自身的修复分子相结合，可能会推动我们迈向曾经难以想象的领域：让大脑真正地自我修复。
研究结果已在线发表在《国际分子科学杂志》上。
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