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您可能会怨恨您的皮肤,因为您的痤疮或头皮屑的源头,但即使是最多的皮肤往往是有弹性的。每次我们遭受削减或刮伤时都会发生有效的奇迹:我们的皮肤从头开始重建自己。当对皮肤的损坏太严重而对于自我修复时 - 在严重的烧伤后说出来的时候,通常只能从像内大腿一样从一个无害的区域移植皮肤来取代它。新的皮肤抱着并变得仿佛一直都在那样。

(t)人类脑仍然是医生康复最困难的器官之一,更不用说重建。

我们的大脑完全不同——人类的大脑仍然是医生最难修复的器官之一,更不用说重建了。在创伤性脑损伤(TBI)或中风后,一些患者能够在数月或数年的治疗后恢复部分失去的能力。但即使在最好的情况下,大脑实际上也不能修复受损的部分。相反,它训练幸存的大脑回路来接管被破坏的大脑回路。

这种对受损大脑的再训练是许多脑损伤患者恢复的最佳方法。自动康复设备,喜欢机器人外屏幕重建,可以帮助患者在遭受脑损伤后学会如何行走,神经科学家目前正在研究beta测试大脑植入物这可以让瘫痪的病人用他们的思想控制电脑光标或假肢。

重新展示
重新播放是一个机器人外屏,可以帮助人们重新学习如何走路

然而,这两种现代大脑康复策略都无法接近烧伤患者可用的皮肤移植疗法。事实上,直到最近,对大多数科学家来说,仅仅是让大脑再生的想法似乎都是可笑的,因为大脑被认为缺乏一种自我修复的关键成分:干细胞。

干细胞是组织再生的职位。皮肤是一种再生岩石,因为它含有无数的皮肤特异性干细胞,称为角蛋白细胞,其在健康皮肤和损伤发生后始终产生新的皮肤细胞。对于神经科学的大部分历史来说,传统的智慧认为大脑必须缺乏任何所谓的神经干细胞,因为脑损伤通常是永久性的。

然而,1998年,神经科学家弗雷德·盖奇领导的一项开创性研究将这个教条颠倒了通过展示即使是老年人大脑的某些区域也拥有所谓的“成人神经干细胞”,这些干细胞可以不断地产生新生神经元。

弗雷德规
弗雷德·盖奇/索尔克研究所

突然间,再生大脑的白日梦似乎成为了现实,但却出现了一个大问题。与存在于我们皮肤下每一平方英寸的角质形成细胞不同,成人神经干细胞数量很少,只存在于人类大脑中难以触及的两个角落。没有外科医生敢在病人的大脑中提取这些干细胞用于脑组织移植。这样做可能会造成更大的损伤,而且也不能保证这样的成人神经干细胞移植会起作用。

任何大脑再生策略要想成功,都需要获得大量的成年神经干细胞(或等效的替代品),安全地移植到特定的损伤部位,并精确地诱导以模仿成年神经干细胞的自然行为。只有这样,我们才能重建受损的神经回路。

早在2000年,获得足够数量的人类干细胞用于任何一种组织移植的选择都很少,更不用说脑组织移植了。未出生的胎儿可以为研究目的提供干细胞,但为了移植工作,最好从患者自身获取干细胞。(由于免疫系统对外来组织的排斥,个体间的皮肤移植经常失败,这就是烧伤患者通常接受自己身体的皮肤移植的原因。)

2007年,山中伸谷领导的日本研究人员发明了一种方法,将一种丰富的皮肤细胞,即成纤维细胞,转化为一种被称为诱导多能干细胞(iPSC)的干细胞,从而克服了这个问题。研究小组发现,激活皮肤成纤维细胞内的四种基因,可以将它们“重新编程”成为诱导多能干细胞,然后诱导多能干细胞成熟为任何类型的细胞,从肌肉细胞到血液细胞再到神经元细胞。(这一发现为山中伸弥赢得了2012年的诺贝尔奖)。

Shinyayamanaka.
Shinya Yamanaka / UCSF

通过这种技术,医生可以想到从患者收获皮肤成纤维细胞,将那些细胞重新编程为IPSC,将IPSC生长成所需的细胞类型,然后将这些成熟细胞移植到同一患者中以帮助重建损坏的身体部分。唯一剩下的问题:这个过程可以为脑损伤工作吗?

自2007年yamanaka发现以来,研究人员一直稳定地朝着再生脑治疗努力。为了更好地了解神经干细胞如何工作,科学家现在可以轻松将皮肤成纤维细胞转化为IPSC,然后进入神经干细胞,然后进入神经元。有些实验室有成功通过诱导多能干细胞产生“大脑类器官”,诱导多能干细胞是一种神经元的人工混合物,悬浮在富含营养的溶液中,开始像一个微型的人类大脑皮层。这些类器官非常适合研究新生神经元如何连接,这是将任何诱导多能干细胞或神经干细胞移植到人脑的先决条件。

其他人从Yamanaka的工作中获得了灵感重组的支持细胞或胶林,直接进入小鼠脑内的神经元。这种策略避免将细胞从身体移动到培养皿并再次返回。刚今年,科学家转化了小鼠成纤维细胞直接进入神经干细胞使用9种药物的鸡尾酒,通过跳过向iPSC的初始转换,大大简化了重编程过程。也许,大脑再生疗法可能很快成为现实的最好迹象是,全世界成千上万的科学家正在积极研究它。

这不再是不合理的设想,在未来,大脑损伤不仅通过康复,而且通过再生……

设想不仅通过康复,而且还通过再生来抵消脑损伤的未来并不是不合理的。这种假设治疗的细节,更不用说其在临床试验中的测试,仍然是至少十年或两个人。Right now, no one can say for sure whether such a therapy will involve the grafting of reprogrammed stem cells into the brain, or if we’ll be able to skip grafting altogether and directly reprogram support cells that are already in the brain into neural stem cells.

或者,也许,只许是第一个再生脑治疗将完全不同。在事实之后,科学发现比预测更容易解释。但是,我们可以肯定会说:未来对许多长期相信的脑损伤患者的未来看起来很明亮,他们永远无法完全恢复他们失去的东西。

主页和缩略图图像Abhijit报告

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