细胞重编程可以帮助脊髓损伤的恢复

通常被称为星形胶质细胞的细胞支持我们的神经元，现在科学家们正在努力将星形细胞重新编程，使其成为神经元，在脊髓损伤后帮助大脑和身体重新连接。

“我们正处于优化阶段。我们知道这种重新编程是可行的，我们可以做到，”佐治亚医学院神经科学和再生医学系的分子神经科学家李河东博士说。

他说:“现在整个领域的实际状态是:我们如何使这成为一种可行的方法?”“我们如何使其最优化，以便将其应用于临床，从而使脊髓损伤后的功能恢复，脑损伤阿尔茨海默氏症，以及各种神经退行性疾病。“我们有很多事情要做。”

李是美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)一项为期两年、价值423,000美元的R21探索/发展研究基金(RNS119732A)的首席研究员，该基金使他的团队能够使用他设计的一种结构，通过制造新的神经元来帮助修复受伤的脊髓。

该构建体利用常见的腺相关病毒靶向细胞的能力，在这种情况下，为了递送到星形胶质细胞的基因，该基因将增加存在的神经元数量。neurod1是一种神经元特异性转录因子，有助于打开与茎直接相关的基因细胞在我们的发育过程中成为神经元。该包裹的一部分也是使NeuroD1对microRNA-124更敏感的元素，microRNA-124擅长关闭基因，一旦星形胶质细胞成为神经元，它在神经元的形成、分化和成熟中起着关键作用。

2020年8月，李获得了美国国立卫生研究院180万美元的拨款(1RO1NS117918-01)，帮助他的团队设计了名为ND1-124T的结构。

配对似乎是合乎逻辑的，因为李和他的团队已经表现出Neurod1可以转换为一对一的反应性星形胶质细胞，其在脑和脊髓的新神经元受伤后出现。

他的新结构应该能确保兴奋性神经元更加自然健康的平衡，兴奋性神经元能促进神经元放电，这样我们就能走路和思考，而抑制性神经元则能抑制过度放电，而过度放电会导致癫痫等问题。

李是在2020年12月20日发布的文章的相应作者，在细胞和发育生物学中出版，报告的Neurod1在脊髓损伤后将星形胶质转化为神经元，并且这些转化的神经元可能成熟并成为脊髓布线的一部分 - 甚至长期受伤。然而，该过程主要在兴奋性神经元中。

李有证据表明，导致抑制性神经元缺乏的部分原因是，当需要高水平的NeuroD1来实现所需的重编程时，之后的水平仍然很高。正常情况下，随着发育，NeuroD1水平很低，而这些持续的高水平会对新神经元产生什么影响是另一个未知数。

“我们希望将事物恢复正常，”李说，在产生新神经元后，包括减少神经元1水平。“我们认为这是一个聪明的策略。R21 Grant基本上要测试这个想法，”李说。如果他是对的，他们就会拥有，而不是唯一的方法，而是一种用工作方式重新加入受伤的脊髓。

新的授予能够分析他在受伤的脊髓中的构建效率，包括所得神经元的化妆，以及新神经元是否改善功能。长期目标是患者的治疗方法。

他和谢尔盖•基洛夫博士的主任兼神经科学家2-Photon显微神经科学部门的核心,有三维地看着NeuroD1星形胶质细胞转换成大脑神经元在几周,和反应性细胞改变形状,成为一个更小的细胞长过程,或突触,它可以与其他神经元连接，直到第二周结束。他们正在研究一种方法，也可以在细长的、圆柱形的——大约人类小指的周长——脊髓内观察这种转变。

当其他科学家专注于通过脊髓损伤部位再生断裂的轴突时，李和他的同事们正在研究更多的变通方法，比如在道路上突然出现环形车道以帮助交通顺畅。轴突是一种又长又细的神经纤维，它能将电活动从神经元传导出去。

像那些随着我们的车速的环形交叉路口，解决方法可能会减缓神经元通信的速度一点，但应该重新建立那些丢失的连接，李说。

大脑和脊髓中的非神经元细胞通常被称为胶质细胞，其数量已经超过了神经元，约为10:1。损伤后，星形胶质细胞数量增加，反应性增强，但它们所支持的神经元在受伤和死亡时往往更脆弱，不会自发再生。

在伤害面前的星形胶质细胞的增殖和升高的立场可能是其神经元天然保护作用的函数，因为免疫细胞移动，炎症增加和胶质细胞对产生的多种因素反应，李说。星形胶质细胞甚至改变形状，沉积胶水般的细胞外基质周围的损伤部位，可能是有助于帮助含有止血带的伤害，可以停止出血，但最终胶水成为基础，星形胶质细胞自己成为疤痕的一部分，这可以进一步妨碍通过伤害部位的通信。

其意图可能是“防止伤害扩散”。这是自然的反应，”李说。他说，损伤越严重，反应就越明显，这通常是过度的。当星形胶质细胞发生反应时，它们也会失去生理功能，现在还不清楚它们恢复正常有多容易，李说。

这是他的构念出现的另一种方式。在这种情况下，需要新的神经元很清楚，但减少大量现在过度活跃的星形胶质细胞的过程可能是一个额外的好处。

“在伤害后的急性阶段，你希望星形胶质细胞这样，”李说。但他们倾向于过度。

“(神经胶质细胞)只是想阻止损伤变大。我认为神经胶质细胞不知道如何修复。为了恢复这个区域的功能，我们需要更多的神经元，”他说。星形胶质细胞似乎是一个合理的来源，因为它们已经在正确的位置和大量。

“每个细胞都有相同的基因组，所有的序列都在那里，你只需要打开正确的程序，”他说，并补充说，虽然过渡并不总是容易的，甚至是可行的，但在理论上只要有正确的因子组合，你就可以重新编程任何细胞。

星形胶质细胞在中枢神经系统中的常用作用包括支持神经元的突触或神经元的延伸 - 每个神经元都可以具有数千个突触 - 基本上与其他人联系神经元，释放一种叫做神经递质的化学信使，刺激下一个神经元行动。

没有治愈甚至良好的治疗方法脊髓损伤李说，即使是在今天。美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration，简称fda)在1990年批准了高剂量激素治疗甲基强的松类固醇(Methylpredinsone类固醇)，该药物被认为可以减少炎症，并已被证明在脊髓损伤后8小时内服用可改善运动和感觉功能。它还有许多潜在的持久副作用，包括攻击性、视力模糊、头晕、心跳或脉搏不规则，甚至情绪变化和呼吸困难。“我们需要更好的治疗，”李说。

李先生在宾夕法尼亚州立大学生命科学教授龚辰博士的实验室工作时发起了他的想法。陈的团队表明，Alzheimer，中风和大脑模型的大脑中可能发生来自星形胶质细胞的神经元生产受伤。李去年从宾夕法尼亚州立大学来到MCG。

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