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科学家首次让失明小鼠重见天日

摘要:科学家们早就知道,哺乳动物中枢神经系统(CNS)的再生能力有限。但是在一项新的研究中,来自斯坦福大学的研究人员证明,将视觉刺激和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的化学激活相结合,可使失明小鼠的视网膜神经节细胞再生,从而恢复部分视力。此外,再生的轴突重新连接到了大脑中正确的目标,相关研究结果发表在7月11日的《Nature Neuroscience》杂志。


科学家们早就知道,哺乳动物中枢神经系统(CNS)的再生能力有限。但是在一项新的研究中,来自斯坦福大学的研究人员证明,将视觉刺激和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的化学激活相结合,可使失明小鼠的视网膜神经节细胞再生,从而恢复部分视力。此外,再生的轴突重新连接到了大脑中正确的目标,相关研究结果发表在7月11日的《Nature Neuroscience》杂志。

华盛顿大学生物学家Thomas Reh没有参与这项工作,但是他这样告诉The Scientist杂志:“这种方法提供了很大的希望,虽然它只是再生了一小部分轴突,但是视力恢复的量,几乎是我们在人类中未曾实现的。”

与周围神经系统不同的是,哺乳动物的大脑和脊髓在损伤后不易再生。从髓鞘分泌的蛋白质、瘢痕组织的积累、以及生长因子的产量降低,都被认为能够防止中枢神经系统中的轴突再生。科学家们通过刺激生长因子——如mTOR和环磷酸腺苷(cAMP),或去除生长抑制因子——如Kruppel样因子4(KLF4),曾经成功地部分再生了小鼠的视网膜轴突。然而,再生的视网膜神经不能重新生长出视神经全长,并重新连接到了错误的目标。

本文共同作者、斯坦福大学的Andrew Huberman 告诉The Scientist杂志:“100多年来,我们已经知道,中枢神经系统的神经元在损伤后不能再生。脊髓损伤患者最后只能依靠轮椅,而眼外伤患者最终只能依赖于导盲犬。”

在目前的研究中,Huberman和同事们破坏了小鼠的视神经,并用荧光染料标记了动物的视网膜神经节细胞(RGC)。随后研究人员将失明小鼠暴露于高对比度的视觉刺激——包括每天在屏幕上移动光条,持续三个星期的时间。另一组对照小鼠则没有暴露于这种刺激。

Huberman团队将一种高表达Rheb1蛋白的病毒,注入另一组小鼠的一只眼睛,从而激活促生长蛋白mTOR。两个星期后,研究人员破坏了啮齿类动物的视神经。三周后研究人员给细胞贴上了标记,以测量神经再生的程度。对照组小鼠没有接受注射,或接受注射生理盐水或对照病毒。

最后,Huberman和同事们将另一组小鼠暴露于mTOR治疗和视觉刺激。研究人员缝合了小鼠的非受伤眼睛,以鼓励它使用受伤的眼睛。

在仅仅暴露于视觉刺激的小鼠中,RGC轴突跨越损伤部位重新生长了很短的距离,但没有将视神经全长延伸到大脑。接受mTOR治疗的小鼠也显示出类似的部分轴突再生。但是研究人员发现,在接受视觉刺激和mTOR治疗、并且一只眼缝闭的小鼠中,轴突再生比那些接受其中任何一种治疗的小鼠显著更长。在70%的小鼠中,轴突一直再生到视交叉。

Huberman的小组观察到,这些神经也连接到大脑中正确的目标。他说:“这项研究之前,我们不知道,再生的神经元是否会在脑中徘徊。”

研究人员报告说,接受双重治疗的小鼠能够获得有限的视力。Huberman说:“这相当于完全失明的人现在能够穿过一个房间而能够避免大物件。”

该团队现在正在测试在人类仅仅使用视觉刺激,使用虚拟现实。Huberman和他的同事目前不打算在人类中尝试mTOR的治疗,因为它是一种高危险和更具侵入性的程序。

罗格斯大学新泽西医学院的眼科教授Marco Zarbin没有参与这项研究,但他指出:“这项研究为视神经外伤患者的治疗提供了很大的希望,然而我们必须做更多的工作,才能把人类疾病动物模型中的这些发现,转化到视神经变性失明人类患者的治疗中。”
在Zarbin看来,这项研究的主要限制因素包括:再生轴突的数量相对较少、不是所有的视觉功能恢复,以及视神经损伤模型的普遍适用性。

同时,Huberman乐观地认为,在人类中,视网膜再生是触手可及的。他说:“在未来的一到五年内,我想我们会看到这个问题得以解决。”
视神经患者的福音.谢谢楼主分享!
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要等几年啊,用在人上。
视网膜色素变性医好有希望了吗。要等几年啊,
谢谢楼主的分享。
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