神經再生藥物療法開啟治療腦中風和老年癡呆癥新途徑 _細胞

小分子處理前的人腦膠質細胞形態，由賓夕法尼亞州立大學陳功教授實驗室提供。

小分子處理后的人腦膠質細胞已轉化為神經細胞，由賓夕法尼亞州立大學陳功教授實驗室提供。
【神經再生藥物療法開啟治療腦中風和老年癡呆癥新途徑】（報道）據EurekAlert!：賓夕法尼亞州立大學神經生物學家陳功教授領導的團隊在神經再生的藥物療法方面實現了歷史性的新突破。千百萬腦中風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，指導機體內的組織器官對內外環境刺激做出適當的反應。神經元周圍有廣泛的膠質細胞，對神經元起到支持和保護作用，并對于維持神經系統穩態起到至關重要的作用。在腦損傷和腦疾病的情況下，神經元的病變和衰亡常常是不可逆轉的。相反，膠質細胞由于保持了分裂的能力，會迅速對神經損傷做出反應，分裂繁殖并在病變區域形成一層護欄，以限制神經損傷的擴展。然而，當過多的膠質細胞占據損傷部位后，容易形成膠質疤痕，進而抑制神經元再生。膠質疤痕是修復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生物系Verne M. Willaman 冠名主任教授陳功博士帶領的研究團隊在2013年底曾經發明了一種新技術，運用病毒顆粒在膠質細胞中表達NEUROD1蛋白將其誘導成為功能性神經元從而逆轉膠質疤痕。但是，由于注射病毒顆粒需要顱腦外科手術來介導基因靶向治療，其臨床應用可能會受到一定限制。為了克服這一潛在的局限，陳功教授領導的研究團隊現在又開發出了化學小分子雞尾酒療法，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細胞直接轉化為功能性神經元。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細胞，此項小分子誘導的細胞轉化技術有望開發成為口服藥片，避免腦手術和病毒注射，因而具有更廣泛的臨床應用前景，為治療中樞神經系統損傷和褪行性疾病開辟了新天地。“用小分子化合物實現腦內神經元再生將是大腦修復的一個重大突破，但我們的工作只是成功的第一步，要實現臨床應用還有許多技術難關要解決”，陳功教授說。
為了尋找正確的化學配方，陳教授研究組的5名學生在博士生張磊的帶領下測試了數百種條件，最終確定了一組特定的小分子化合物配方，可將體外培養的人腦來源的膠質細胞直接轉化為神經細胞。他們發現，通過階段性地加入不同種類的小分子化合物，培養的人源膠質細胞逐漸改變形態，由平鋪的多邊形轉變為長梭形，并漸漸延伸出細長的突起與鄰近的神經細胞相連接。除了形態變化外，這些化合物誘導的神經細胞還具有接受和傳遞信息的功能，他們能夠產生動作電位，并通過釋放神經遞質與周圍的神經元進行通訊聯系。此外，這些神經元能夠在培養皿中存活超過5個月，甚至能夠被移植到小鼠大腦內存活超過1個月。
運用小分子化合物將膠質細胞重塑成為神經元進行腦修復開啟了再生醫學的新篇章。“我們的夢想是，有一天，腦損傷或腦疾病的患者不再需要腦手術，而是只需每天口服藥片，就能夠在大腦內再生神經元并恢復正常的腦功能”，陳教授激動地說。“小分子化合物療法的發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細胞等等，但是這項新技術具有廣闊的臨床應用前景，將來有望應用于治療腦挫傷，腦中風，阿爾茨海默氏癥，帕金森氏病，和許多其它神經系統疾病。
參加此項研究的除了陳功教授（Gong Chen）和博士生張磊（Lei Zhang）之外，還有來自賓夕法尼亞州立大學的吳岡義教授（Gang-Yi Wu, 已加盟華南師范大學），殷久超（Jiu-Chao Yin）, Hana Yeh, 馬寧馨（Ning-Xin Ma), Grace Lee, 陳翔云（Xiangyun Amy Chen), 和王彥明 (Yanming Wang); 以及來自艾莫里大學的金鵬教授 (Peng Jin), 林莉（Li Lin), 和陳力 (Li Chen).
該研究受美國國家衛生研究院（NIH）和賓夕法尼亞州立大學干細胞基金資助。