“人脑再生”愿景又进一步
21世纪,“再生医学”已不是一个陌生的话题。
已经临床应用颇多的干细胞疗法,就是一种再生医学技术。它通过将健康的、具有增殖和分化能力的干细胞移植给患者,重建正常的细胞和组织。此外,组织工程技术还能在体外培养出具有生物活性的器官结构,有望做到真正意义上的“器官再生”。
科学家也在加快推进诱导人类全能干细胞的相关研究。今年三月,中科院联合深圳华大生命科学研究院就诱导出了相当于受精卵发育3天的“全能干细胞”,是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞,若将其用于再生医学,培育得到的器官将更接近于真实器官的状态。
然而,尽管再生医学取得了不小进展,对于人体最高级的器官“大脑”的再生,人们尚且心有余而力不足。“人脑是一个由上千亿神经元相互连接形成的复杂网络,目前我们仍未完全解析人脑的功能,对于脑再生的研究也是较为初步的。”魏小雨说。
据了解,每年中国约有10万人因外力因素造成的创伤性脑损伤而死亡、数十万人因其而永久残疾。即便结局不那么极端,也可能落下肢体无力、言语障碍、认知下降等后遗症。这是因为脑组织损伤后,胶质细胞会逐步在损伤处形成胶质疤痕,严重抑制神经元功能的恢复——大脑就像是被挖去了一块,里面塞进了不必要的填充物。
时常伴随衰老而来的神经系统退行性疾病,更是我们每个人都可能面临的问题。比如阿尔茨海默症,一旦发生,就启动了生命的倒计时。目前的医疗手段只能对症缓解治疗,但很难从根源上逆转退化。
不同于器官移植,治愈大脑的创伤性、退行性疾病需要直接诱导、刺激神经元“原位再生”。“这要求明了原位再生的具体过程,并找到能直接作用于人体的关键调控因子和启动机制。”魏小雨指出。
蝾螈脑再生时空图谱的诞生、对脑再生机制原位观测的实现,让我们在寻找人类大脑损伤修复钥匙的路上,向前迈进了充满希望的一步。
当然,我们要走的路无疑还很长。实际中,脑再生涉及复杂的基因调控网络,是多个基因、多种细胞类型协作的结果。通俗地讲,基因调控是一个复杂的电路图,其中一些基因是或串联或并联的电路开关,唯有所有开关正确地打开或关闭,脑再生才能成功。
“如果仿照蝾螈脑再生的方式,内源性地让人脑原位再生,则首先需要逆转细胞状态,生成神经元祖细胞,再使用能够启动脑再生过程的关键因子使祖细胞再分化,以期望达到修复脑组织的效果。”魏小雨说,这其中每一步都是现有科学技术在人体内难以做到的。
目前,脑再生研究更多地聚焦在如蝾螈、小鼠和斑马鱼等其他模式动物的再生具体机制解读上,为下一步找到人可用的关键靶点打下基础。
魏小雨表示,下一研究阶段,团队将利用多组学技术等,探索具体的、可以启动蝾螈脑再生过程的“基因开关”,并尝试人为控制其脑再生过程,揭示更多的调控脑再生过程的关键基因。还将比较多物种再生之间差异的与保守的调控通路,为再生医学基础研究贡献一分力量。