剑桥科学家刚逆转了一种一度被认为是永久性的神经损伤

据英国剑桥大学(University of Cambridge, https://scitechdaily.com/cambridge-scientists-just-reversed-a-form-of-nerve-damage-once-thought-permanent/)2026年6月4日提供的消息，该校的科学家们可能已经找到了一种重新启动人类神经系统内置修复程序的方法。他们利用实验室培养的人脑和脊髓组织，发现了一种阻碍神经修复的隐藏机制。通过逆转这种生物制动，他们恢复了受损神经纤维再生的能力。

剑桥大学的科学家在实验室中创建了微型大脑和脊髓回路，模拟了负责运动的神经通路。使用这种先进的模型，他们发现，长期以来被认为是永久性的这些连接的损坏实际上可能是可逆的。

随着人体从胚胎发育到胎儿，最终进入婴儿期，被称为神经元的神经细胞形成网络，允许信号在大脑和脊髓之间传播。这些细胞的一个关键部分是轴突，这是一种长神经纤维，将信息传递给其他神经元，并有助于触发肌肉运动。

然而，在发育的某个阶段，中枢神经系统的神经元失去了生长新轴突的大部分能力。因此，大脑或脊髓的损伤往往是永久性的，导致严重的残疾，如瘫痪或手功能丧失。这种有限的再生能力是创伤性脊髓损伤和神经系统疾病（包括运动神经元疾病和多发性硬化症）的主要挑战。

构建微型人脑脊髓系统

2021年，剑桥大学的András Lakatos博士及其同事利用人类患者来源的干细胞开发了被称为类器官(organoids)的微小脑样结构。这些干细胞可以发育成许多不同的细胞类型，被引导形成豌豆大小的三维模型，类似于人类大脑皮层的一部分。

研究人员利用这些早期类器官来识别运动神经元疾病中涉及的分子异常，并探索预防这些异常的潜在策略。

现在，在一项发表在《细胞报告》(Cell Reports)，该团队通过创建相互连接的人脑和脊髓的微型版本来扩展这项工作。详见Reference: “A human corticospinal organoid-slice connectoid model informs enhancer strategies for post-injury axon regrowth” by George M. Gibbons, Tanja Fuchsberger, Mai Abdelgawad, Stefano L. Giandomenico, Kornélia Szebényi, Veselina Petrova, Lea M.D. Wenger, Daniel N. Olschewski, Jeremi Chabros, Leila Muresan, Rachael C. Feord, Muhammad Asif, James W. Fawcett, Susanna B. Mierau, Ole Paulsen, Madeline A. Lancaster and András Lakatos, 26 May 2026, Cell Reports.DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117399. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117399

由于大脑和脊髓是由体内轴突连接的独立结构，研究人员独立培养了大脑和脊髓类器官。然后，他们观察到神经纤维从脑组织延伸穿过间隙并与脊髓组织连接。由此产生的神经回路功能足以触发肌肉细胞小簇的收缩。

当人类神经元失去再生能力时

该团队在实验室中维护了这些微型神经系统一年多。他们的实验表明，神经元保留了再生受损轴突的能力，直到大约150天的发育，这对应于怀孕的中期。在那之后，再生能力急剧下降。

该研究的第一作者、剑桥大学临床神经科学系(Department of Clinical Neurosciences at the University of Cambridge)的George Gibbons说：“从不太成熟的类器官中提取的神经元在受伤后会重新长出纤维，但从更成熟的类器官中提取的神经细胞再生能力急剧下降。换言之，人类神经元在中枢神经系统成熟时，再生能力较差。”

为了理解为什么会发生这种情况，研究人员分析了形成大脑和脊髓之间连接的神经元中的基因活性。他们发现了一个基因网络，其作用类似于一个生物开关，随着神经元成熟并建立连接（突触），逐渐限制轴突的生长。值得注意的是，当科学家阻断了这个基因网络中的关键调控因子时，神经元恢复了生长轴突的能力。

现有药物促进神经再生

然后，研究人员在药物化合物数据库中搜索能够影响这种新发现的遗传网络的物质。一种有前景的候选药物是lynestrenol，这是一种激素药物，已被批准用于治疗某些月经失调和用作避孕药。

当研究小组将lynestrenol应用于受损的神经元时，轴突的再生显著增加。尽管瘢痕组织和炎症也已知会干扰损伤后的神经修复，但研究人员强调，了解神经元特异性屏障同样重要。先前的证据表明，即使在损伤部位通常存在的恶劣环境中，年轻的神经元也经常可以延伸轴突。

上述研究论文的资深作者、临床神经科学系的András Lakatos博士领导了该项目，他说：“当大脑和脊髓受损时，从大脑向脊髓传递运动信号的神经纤维很少再生。这就是为什么瘫痪通常是永久性的。但我们不知道轴突再生能力何时受到限制。我们的模型很好地表明，这种阻滞发生在发育过程中，在这一点之后仍然可以逆转。”

“Lynestrenol本身可能不是脊髓修复的答案，但它向我们表明，原则上，应该有可能直接靶向人类神经元并再生其轴突。尽管我们仍需要证明这种策略也有助于重建大脑和脊髓细胞之间的适当连接，但这给了我们希望，有一天我们可能能够治疗以前认为无法治疗的疾病。”

人类类器官有助于弥合关键的研究差距

类器官Organoids，通常被称为“迷你器官”(“mini organs”)，正成为研究人类生物学和疾病的越来越有价值的工具。虽然小鼠和大鼠等动物模型对研究仍然很重要，但它们的神经系统与人类神经系统之间的差异可能会限制研究结果转化为患者的效果。人类类器官更接近人类生物学，帮助科学家以仅靠动物研究难以实现的方式研究疾病和治疗方法。

András Lakatos博士补充道：“我们对神经再生的了解大多来自啮齿动物，其神经元的行为与人类神经元不同。我们复杂的类器官模型有助于弥合从动物模型到我们在患者身上看到的知识差距。它们也为减少动物在研究中的使用做出了重要贡献。”

剑桥大学的研究人员已经将类器官用于广泛的应用，包括修复受损的肝脏、研究儿童克罗恩病(Crohn’s disease)以及研究怀孕的早期阶段。

该研究由英国研究与创新医学研究委员会和脊柱研究(UK Research and Innovation Medical Research Council and Spinal Research)资助。

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