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干细胞疗法,让大脑自我修复成为可能 | 知识

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干细胞疗法,让大脑自我修复成为可能 | 知识

通过治疗从中风到车祸创伤的过程,神经外科医生Jocelyne Bloch知道大脑无法自我修复。但现在,她和她的同事可能已经找到了神经修复的关键:Doublecortin阳性细胞。与干细胞类似,它们具有极强的适应性,当从大脑中提取,培养然后重新注射到同一大脑的病变区域时,它们可以帮助修复和重建它。

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△《在帮助下,大脑可能能够自我修复》

Jocelyne Bloch TED演讲视频

为方便大家观看,我们已将视频内容总结成文字▽

功能神经外科医生

Jocelyne Bloch

瑞士神经外科医生Jocelyne Bloch是运动障碍的深部脑刺激和神经调节方面的专家。她最近的工作重点是皮质细胞,称为双皮质素,与神经发生和大脑修复有关。她与JeanFran?oisBrunet等人合作,利用自己的干细胞开创了中风患者成人脑细胞移植的发展方向。她的目标是在一个共同的保护伞下收集所有这些新的治疗策略,以优化患有神经损伤的患者的治疗选择。她负责洛桑大学医院(CHUV)的功能性神经外科手术室。


演讲全文:


我是一名神经外科医生。跟我的大部分同行一样,每天我都要目睹许多悲剧:我意识到人会被一次中风或一次车祸改变一生。同时,令精神外科医生沮丧的是,大脑不像其他身体器官,是几乎没有自我修复能力的。因此,当中枢神经系统受损后,患者往往会遗留下严重的脑功能障碍。所以这大致就是我会选择当一名功能神经外科医生的原因。


功能神经外科医生是做什么的呢?他们是主要通过不同的外科手术提高神经系统功能的医生,很多人肯定听过其中最有名的一种方法,叫做脑深层刺激手术,这种方法通过在脑深层植入电极,来调节神经电路,并提高神经系统功能,这是一种惊人的技术,它可以用于帕金森疾病,震颤,激痛的治疗。

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△脑深层刺激手术示意图(图片来源:维基百科)


但是,神经调节不等同于神经自我修复,而功能神经外科医生的理想是实现大脑的修复,我认为我们正在接近这个理想,而且已经十分接近了,只需要一点契机,大脑就能够完成自我修复。


实现大脑自我修复,能否成为现实


这个故事要从15年前说起,那时的我是一名住院医师,每天都在急救室工作,因此我经常要照顾有大脑损伤的患者,有次来了名脑肿胀的患者,而且他来的时候颅内压还在不断增高,想救他的话就必须先降低颅内压,所以我们切去了一部分肿胀的大脑,与我的同事生物学家Jean-Fran?ois Brunet讨论后,我们决定研究这部分肿胀的大脑。


自体移植


这意味着,我们打算从这块组织中培养细胞,这不是件简单的工作,从一片组织中培养细胞有点像,在实验室中培养一个非常小的孩子,你需要寻找合适的营养液,温度,湿度等所有适宜条件来使他们茁壮成长,这正是我们在培养这些细胞时所做的。

经过无数次尝试后,Jean-Fran?ois成功了,这就是他在显微镜下所看到的:

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这对我们所有人来说都是个惊喜,因为这和培养干细胞时的情况完全一样,在巨大的绿色细胞旁围绕着小的,未成熟的细胞,也许你还记得在生物课上学过,干细胞是一种具有高度分化能力的细胞,成人的大脑中的干细胞非常稀少,而且位于大脑深处的狭小空间内,所以能从这块表层肿胀组织中提取出干细胞出乎我们意料。


Doublecortin阳性细胞的发现


我们还有一个有趣的发现,通常,干细胞是非常活跃的, 它们能不断的分裂且永不死亡,但这些细胞有些不同,它们分裂周期长,而且经过数周的培养有些细胞甚至会死亡,所以在我们面前的是一群看起来像干细胞,却表现出与干细胞不同的性质的新型细胞,为了探究它们来自哪里我们花了很长的时间,最终我们发现它们来自这些蓝色和红色的细胞,它们叫做doublecortin-positive细胞,所有人的脑中都有这种细胞,它们占到脑皮质层的百分之四,在大脑生长的过程中,它们扮演着很重要的角色。

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在你还是个胎儿时,它们有助于大脑褶皱的形成,但是我们不知道为什么它们在大脑成熟后并没有消失,然后我们发现越接近脑损伤部位,这种细胞的浓度就越高。因此我们认为它们也许参与的大脑的自我修复过程,但是有一点肯定的是,从我们所发现的细胞中,我们培养出了干细胞,而在我们面前的是一种有修复大脑潜质的细胞,所以我们设计了一个实验来证明这个观点。


实验验证


①我们在大脑中的一块非语言功能区切片;

②用Jean-Fran?ois的方法培养这些细胞;

③用染色法标记它们以便追踪这些细胞;

④重新植入回同一个个体中。


我们称这种方法为自体移植术。

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我们所面临的第一个问题是“在受损大脑和正常大脑中这些细胞会有什么不同?”在Eric Rouiller教授的帮助下,我们在猴子身上做了实验。


在第一次实验中,我们将细胞植入正常大脑中,这些细胞在数周后完全消失了,因为在正常大脑中用于修复的细胞是不需要的。

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在第二次试验中,我们在受损大脑中植入了相同的细胞,而这次细胞留了下来,并分化为成熟的神经细胞。

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这是我们在显微镜下观察到的影像:

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而这些细胞就是我们植入的,证据就在与这些小点,这是被我们预先染过色的细胞:

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显然我们的实验不能止步于此,这些细胞真的能帮助猴脑完成自我修复吗?


为了证明我们的观点,我们训练猴子去抓取托盘凹槽里的食物,来测试它们手部的运动能力。当它们逐渐掌握技巧后,我们破坏了猴脑中有关手部运动的运动皮质层,使它们无法活动它们的手,就像人脑会在中风后进行一定程度的自我修复一样,在这次试验中猴脑也进行了一定程度的自我修复。


当我们确定猴脑自我修复完成后,我们植入了它自己的细胞。左边是完成自我修复的猴子,它现在的抓取速度大概是受损前的40-50%,它的动作不仅显得迟缓,还经常出错。

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而在我们植入细胞的两个月后,我们再来看看这只猴子的表现,状况得到大大改善。

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这对我们来说也是一份惊喜。在这之后我们还了解到了更多关于这些细胞的事情,例如在不需要时可以将它们冷藏起来,或是在其他神经病理模型,像是帕金森中使用它们。但我们的最终目标是将它们用于人类的治疗中。希望能在不久的将来,我们可以向世人宣称,大脑向我们提供了用于脑修复的工具。


参考资料:

1.https://www.ted.com/talks/jocelyne_bloch_the_brain_may_be_able_to_repair_itself_with_help

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Jocelyne_Bloch

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华夏源力争成为具有全球性、前瞻性、影响性的干细胞行业领导者,推动干细胞科技惠及普罗大众。

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编辑:李




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