一旦長(cháng)成就得用一輩子,即使有零部件用壞了,也幾乎沒(méi)有替換的可能,這就是人體的神經(jīng)系統。這種特性給人類(lèi)帶來(lái)了無(wú)窮困擾:一些功能性損傷導致失明、癱瘓,某些退行性改變引發(fā)帕金森病、阿爾茲海默癥……最近,上??茖W(xué)家利用最新基因編輯技術(shù),挖掘出了神經(jīng)細胞變身“超級替補”的潛力,為神經(jīng)損傷、神經(jīng)退行性疾病的治療帶來(lái)了新曙光。昨天深夜,國際權威學(xué)術(shù)期刊《細胞》雜志在線(xiàn)發(fā)表了上??茖W(xué)家的這項成果。
這次,被科學(xué)家賦予“超級替補”潛力的是一類(lèi)被稱(chēng)為膠質(zhì)細胞的神經(jīng)細胞。這類(lèi)細胞數量眾多,平時(shí)主要工作就是為神經(jīng)元提供營(yíng)養,相當“清閑”?!昂尾粡牟∪松眢w中抽調一部分膠質(zhì)細胞,讓它們變身成能夠承擔更重要工作的神經(jīng)元細胞呢?”五年前,中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心研究員楊輝萌生了這個(gè)想法。
現實(shí)生活中,想要為被損毀或過(guò)早退化的神經(jīng)元找到“替補”太困難了:使用胚胎干細胞有倫理問(wèn)題,使用誘導多能干細胞太容易誘發(fā)腫瘤,直接移植神經(jīng)細胞易產(chǎn)生排異且存活與整合也會(huì )有問(wèn)題……“如果尋找‘替補’的想法可以實(shí)現,將會(huì )造福上千萬(wàn)患者?!睏钶x舉例說(shuō),很多眼疾,如青光眼、缺血性視網(wǎng)膜病,都會(huì )使視神經(jīng)節細胞死亡,這會(huì )導致永久性失明。據統計,僅青光眼致盲人數在全球就超過(guò)一千萬(wàn)。
這在全球也是一個(gè)競爭激烈的領(lǐng)域,擅長(cháng)基因編輯技術(shù)的楊輝研究組探索出了一條獨特路徑:他們從國外科研報道中發(fā)現了一種小巧的RNA編輯工具,可以比較安全地進(jìn)入生物體內進(jìn)行基因編輯,從而讓膠質(zhì)細胞轉變成多能干細胞,再重新分化成科學(xué)家需要的神經(jīng)元細胞。
該論文共同通訊作者、中科院腦智卓越中心博士后周海波介紹,他們首先在體外細胞中設計了特異性標記穆勒膠質(zhì)細胞及其表達CasRx系統(一種基因編輯系統),再將所有元件“打包”注射到因視神經(jīng)節細胞受損而永久性視力損傷的小鼠視網(wǎng)膜下。大約一個(gè)月后,他們驚喜地發(fā)現,失明小鼠重新有了光感——這意味著(zhù)由穆勒膠質(zhì)細胞轉分化而來(lái)的視神經(jīng)節細胞可以像正常細胞那樣對光刺激產(chǎn)生相應信號,而且還通過(guò)視神經(jīng)與大腦中的正確腦區建立了功能性聯(lián)系,把視覺(jué)信號傳輸到了大腦。
在帕金森病小鼠模型中,該技術(shù)同樣獲得了成功。帕金森病主要由大腦黑質(zhì)中的多巴胺神經(jīng)元死亡缺失導致。這次,科研人員看中了在黑質(zhì)下游腦區紋狀體中的星形膠質(zhì)細胞,將其中一部分轉分化成為多巴胺神經(jīng)元細胞,成功彌補了黑質(zhì)中失去的多巴胺神經(jīng)元的功能——帕金森病小鼠的運動(dòng)能力出現了明顯改善。
《細胞》雜志審稿人認為,這項研究“給出了一個(gè)優(yōu)雅而令人振奮的案例”“展現出了一個(gè)全新的視角,并可能廣泛應用”。中科院院士、中科院腦智卓越中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明表示,將盡快推進(jìn)該研究進(jìn)入非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物實(shí)驗,“若同樣取得顯著(zhù)效果,將讓人們看到更多臨床應用的希望”。