在一項(xiàng)由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)教授Grégoire Courtine、洛桑大學(xué)醫(yī)院神經(jīng)外科醫(yī)生Jocelyne Bloch和Jordan W. Squair協(xié)調(diào)的多年研究計(jì)劃中，因脊髓損傷而癱瘓的患者在對(duì)控制腿部運(yùn)動(dòng)的腰部脊髓進(jìn)行定向硬膜外電刺激后，得以恢復(fù)一些運(yùn)動(dòng)功能。

在一項(xiàng)新的研究中，Courtine、Bloch、Squair及其研究團(tuán)隊(duì)不僅在9名患者身上證明了這種療法的有效性，而且在神經(jīng)康復(fù)過(guò)程結(jié)束和電刺激關(guān)閉后，患者的運(yùn)動(dòng)功能改善仍然持續(xù)。這表明用于行走的神經(jīng)纖維已經(jīng)重組。他們認(rèn)為，確切了解這種神經(jīng)纖維重建是如何發(fā)生的至關(guān)重要，以便開(kāi)發(fā)更有效的治療方法，并盡可能改善更多患者的生活。相關(guān)研究結(jié)果于2022年11月9日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“The neurons that restore walking after paralysis”。

Vsx2神經(jīng)元重組以恢復(fù)行走

為了獲得這一理解，這些作者首先研究了小鼠的基本機(jī)制。他們揭示了表達(dá)Vsx2基因的神經(jīng)元群體的一個(gè)令人驚訝的特性：雖然這些神經(jīng)元對(duì)于健康小鼠的行走并不是必需的，但它們對(duì)于脊髓損傷后的運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)是必不可少的。

這一發(fā)現(xiàn)是幾個(gè)階段的基礎(chǔ)研究的結(jié)果。這些作者首次能夠可視化觀(guān)察患者在行走時(shí)的脊髓活動(dòng)。這導(dǎo)致了一個(gè)意想不到的發(fā)現(xiàn)：在這種脊髓刺激過(guò)程中，神經(jīng)元的活動(dòng)實(shí)際上在行走過(guò)程中減少了。他們推測(cè)，這是因?yàn)樯窠?jīng)元活動(dòng)被選擇性地引向恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。

為了測(cè)試他們的假設(shè)，這些作者開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的分子技術(shù)。Courtine說(shuō)，“我們建立了首個(gè)脊髓的三維分子圖譜。我們的模型讓我們以更大的顆粒度----在神經(jīng)元水平---觀(guān)察這種運(yùn)動(dòng)恢復(fù)過(guò)程。”由于他們高度精確的模型，他們發(fā)現(xiàn)這種脊髓刺激激活了Vsx2神經(jīng)元，并且這些神經(jīng)元隨著這種重組過(guò)程的展開(kāi)變得越來(lái)越重要。

一種多功能的脊髓植入物

論文共同作者、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Stéphanie Lacour利用她的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的硬膜外植入物驗(yàn)證了他們的發(fā)現(xiàn)。Lacour通過(guò)添加發(fā)光二極管對(duì)這種硬膜外植入物進(jìn)行了調(diào)整，使得它不僅能刺激脊髓，還能通過(guò)光遺傳學(xué)過(guò)程使Vsx2神經(jīng)元單獨(dú)失活。當(dāng)這種方法用于脊髓損傷的小鼠時(shí)，由于Vsx2神經(jīng)元失活，小鼠立即停止了行走，但對(duì)健康小鼠沒(méi)有影響。這意味著Vsx2神經(jīng)元對(duì)于脊髓刺激療法發(fā)揮療法并導(dǎo)致神經(jīng)重組既是必要的也是充分的。

神經(jīng)康復(fù)期間施加的腰部脊髓硬膜外電刺激重塑了人類(lèi)和小鼠的脊髓。圖片來(lái)自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05385-7。

Bloch說(shuō)，“對(duì)于神經(jīng)科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，能夠了解每個(gè)神經(jīng)元亞群在像行走這樣的復(fù)雜活動(dòng)中發(fā)揮的具體作用是至關(guān)重要的。在我們的新研究中，由于我們的硬膜外植入物，9名臨床試驗(yàn)患者能夠恢復(fù)一定程度的運(yùn)動(dòng)功能，這讓我們對(duì)脊髓神經(jīng)元的這種重組過(guò)程有了寶貴的了解?！?/p>

Squair說(shuō)，“這為癱瘓患者的更有針對(duì)性的治療鋪平了道路。我們?nèi)缃裣胍倏v這些神經(jīng)元以實(shí)現(xiàn)脊髓再生的目標(biāo)?！保?a >生物谷 Bioon.com）

參考資料：

Claudia Kathe et al. The neurons that restore walking after paralysis, Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05385-7.