賓夕法尼亞州立大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家陳功教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊在神經(jīng)再生的藥物療法方面實現(xiàn)了歷史性的新突破。千百萬腦中風(fēng)和老年癡呆癥患者有望將來有一天會在家中邊吃藥邊在大腦里再生神經(jīng)元！這一天方夜譚式的神話正從陳功教授的實驗室向前跨出了飛躍的第一步！
神經(jīng)元是人類大腦的功能性單位，能夠接收、整合和傳遞信息，指導(dǎo)機體內(nèi)的組織器官對內(nèi)外環(huán)境刺激做出適當?shù)姆磻?yīng)。神經(jīng)元周圍有廣泛的膠質(zhì)細胞，對神經(jīng)元起到支持和保護作用，并對于維持神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)起到至關(guān)重要的作用。在腦損傷和腦疾病的情況下，神經(jīng)元的病變和衰亡常常是不可逆轉(zhuǎn)的。相反，膠質(zhì)細胞由于保持了分裂的能力，會迅速對神經(jīng)損傷做出反應(yīng)，分裂繁殖并在病變區(qū)域形成一層護欄，以限制神經(jīng)損傷的擴展。然而，當過多的膠質(zhì)細胞占據(jù)損傷部位后，容易形成膠質(zhì)疤痕，進而抑制神經(jīng)元再生。膠質(zhì)疤痕是修復(fù)大腦損傷的一個長期沒有解決的難題。賓夕法尼亞州立大學(xué)生物系Verne M. Willaman 冠名主任教授陳功博士帶領(lǐng)的研究團隊在2013年底曾經(jīng)發(fā)明了一種新技術(shù)，運用病毒顆粒在膠質(zhì)細胞中表達NEUROD1蛋白將其誘導(dǎo)成為功能性神經(jīng)元從而逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)疤痕。但是，由于注射病毒顆粒需要顱腦外科手術(shù)來介導(dǎo)基因靶向治療，其臨床應(yīng)用可能會受到一定限制。為了克服這一潛在的局限，陳功教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊現(xiàn)在又開發(fā)出了化學(xué)小分子雞尾酒療法，使用一組特定的小分子化合物來替代病毒顆粒，成功地將來源于人腦的膠質(zhì)細胞直接轉(zhuǎn)化為功能性神經(jīng)元。由于小分子化合物能夠被胃腸道吸收，在通過血腦屏障后有可能直達膠質(zhì)細胞，此項小分子誘導(dǎo)的細胞轉(zhuǎn)化技術(shù)有望開發(fā)成為口服藥片，避免腦手術(shù)和病毒注射，因而具有更廣泛的臨床應(yīng)用前景，為治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和褪行性疾病開辟了新天地。“用小分子化合物實現(xiàn)腦內(nèi)神經(jīng)元再生將是大腦修復(fù)的一個重大突破，但我們的工作只是成功的第一步，要實現(xiàn)臨床應(yīng)用還有許多技術(shù)難關(guān)要解決”，陳功教授說。
為了尋找正確的化學(xué)配方，陳教授研究組的5名學(xué)生在博士生張磊的帶領(lǐng)下測試了數(shù)百種條件，最終確定了一組特定的小分子化合物配方，可將體外培養(yǎng)的人腦來源的膠質(zhì)細胞直接轉(zhuǎn)化為神經(jīng)細胞。他們發(fā)現(xiàn)，通過階段性地加入不同種類的小分子化合物，培養(yǎng)的人源膠質(zhì)細胞逐漸改變形態(tài)，由平鋪的多邊形轉(zhuǎn)變?yōu)殚L梭形，并漸漸延伸出細長的突起與鄰近的神經(jīng)細胞相連接。除了形態(tài)變化外，這些化合物誘導(dǎo)的神經(jīng)細胞還具有接受和傳遞信息的功能， 他們能夠產(chǎn)生動作電位，并通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)與周圍的神經(jīng)元進行通訊聯(lián)系。此外，這些神經(jīng)元能夠在培養(yǎng)皿中存活超過5個月，甚至能夠被移植到小鼠大腦內(nèi)存活超過1個月。
運用小分子化合物將膠質(zhì)細胞重塑成為神經(jīng)元進行腦修復(fù)開啟了再生醫(yī)學(xué)的新篇章?！拔覀兊膲粝胧?，有一天，腦損傷或腦疾病的患者不再需要腦手術(shù)，而是只需每天口服藥片，就能夠在大腦內(nèi)再生神經(jīng)元并恢復(fù)正常的腦功能”，陳教授激動地說。 “小分子化合物療法的發(fā)明幫助我們向這一偉大夢想邁出了成功的一大步！”陳教授補充道。雖然還有許多技術(shù)問題有待解決，例如藥品配比，包裝，通透血腦屏障，以及有效地進入膠質(zhì)細胞等等，但是這項新技術(shù)具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，將來有望應(yīng)用于治療腦挫傷，腦中風(fēng)，阿爾茨海默氏癥，帕金森氏病，和許多其它神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
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