脊柱修复的惊人进步使受伤的小鼠能够再次行走

研究人员使用基因疗法逆转了完全脊髓损伤小鼠的“不可逆瘫痪”。

研究小组发现，再生神经元不足以完全恢复行走，再生疗法必须针对特定的神经元，并引导它们回到它们所属的地方，这在以前是未知的。

还有很多工作要做，但瑞士和美国的团队表示，这是建立人类实现相同目标所需的技术的第一步。

“我们希望我们的基因疗法将与我们涉及脊髓电刺激的其他程序协同作用，”说瑞士联邦理工学院（EPFL）的神经科学家Grégoire Courtine。

一个完整的脊髓损伤（SCI）阻止脊髓自行愈合。恢复需要诱导神经元的再生，这已经实现，但这些疗法实际恢复运动功能的必要条件仍然是一个谜。

我们知道患有部分SCI的小鼠或人类会暂时瘫痪，但它们的大部分运动功能会自然恢复。产生行走的脊髓神经元位于腰椎区域，但在部分SCI之后，神经元在胸的区域中继跨脊髓的通信，可以恢复行走。

该团队假设，恢复这些特定的神经元通信模式也可以让具有完整SCI的人再次行走。

“当我们设计一种治疗策略时，我们受到大自然的启发，该策略复制了部分损伤后自发发生的脊髓修复机制，”说洛桑联邦理工学院神经科学家乔丹·斯奎尔。

研究人员使用遗传分析来确定哪些胸椎脊髓神经元有助于部分SCI后的自然愈合。他们追踪轴突，连接神经元并让它们交流的微小神经纤维，发现它们自然地到达腰椎脊髓。

“我们使用单细胞核RNA测序的观察不仅暴露了必须再生的特定轴突，而且还揭示了这些轴突必须重新连接到其自然靶标才能恢复运动功能，”说哗啦啦。

2018年，同一支球队展示了一种治疗方法这刺激了小鼠轴突的再生，这些轴突能够在脊髓的严重损伤中重新生长。

“但我们也意识到这还不足以恢复运动功能，”解释洛桑联邦理工学院的神经科学家马克·安德森（Mark Anderson）说：“因为新纤维未能连接到病变另一侧的正确位置。

因此，神经科学家开发了一种基因疗法来刺激轴突的再生。和引导他们一直到腰椎脊髓。

他们在已识别的神经元中启动了生长程序，以便它们的轴突可以重新生长。他们还上调了帮助轴突通过损伤组织核心的蛋白质，并赋予它们指导分子，以帮助它们在腰椎脊髓中找到自然目标。

这导致具有完全SCI的小鼠显着恢复。小鼠能够再次行走，行走模式类似于在部分SCI后再次开始行走的小鼠。

当他们禁用这些神经元时，小鼠不能再行走，这表明这种功能的恢复依赖于特定神经元的再生轴突。

作者说，弄清楚如何将特定的神经元亚群引导到其自然目标区域是朝着可以恢复人类运动功能的技术迈出的一步。

“我们相信治疗脊髓损伤的完整解决方案将需要两种方法 - 基因疗法再生相关神经纤维，以及脊柱刺激，以最大限度地提高这些纤维和损伤下方脊髓产生运动的能力，”Courtine。说.

在像我们这样的大型动物中促进长距离再生的复杂性意味着成功的策略可能需要更多的研究。

团队结论是他们的工作将“解锁框架以实现对受伤脊髓的有意义修复，并可能加快其他形式的中枢神经系统损伤和疾病后的修复。

该研究已发表在科学.

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