港大城大研究 培育神經幹細胞 助恢復脊髓傷患

2023-08-18

港大醫學院和城大的聯合研究團隊,培育出甚具癒合能力的人類神經幹細胞(human neural stem cells, hNSCs),有望為脊髓損傷(spinal cord injury, SCI)治療帶來新機會。研究結果現已發表於綜合性期刊《Advanced Science》

外傷型脊髓損傷(spinal cord injury, SCI)通常由車禍、跌倒或運動相關的意外造成,傷口及周邊神經元逐漸退化,對病人的運動及感知能力有不同程度影響,情況嚴重的病人,有可能會永久性癱瘓或喪失某些感知能力。

早前有研究發現一種名為SOX9的基因 ,其高表達與脊髓損傷後的惡性微環境有密切關係,是導致神經膠質形成和神經元無法生存、成為功能性神經元的主要原因。聯合研究團隊發現,改造移植的神經幹細胞中的SOX9基因,使其表達降低約50%,可有效增強人體神經幹細胞在惡性微環境中的耐受性和神經元分化能力,並在較短時間内重新建立脊髓通路。

移植後, SOX9基因表達降低了的基因改造神經幹細胞,在惡劣微環境中展現出強大的神經元分化和成熟能力(神經系統中未成熟細胞成為特化神經細胞的過程),它同時顯著減少了膠質疤痕的形成,從而促進長距離軸突的生長,在較短時間內重建脊髓神經迴路。研究團隊發現經移植治療後,大量軸突在傷後三個月增長超過35毫米,相比之下,移植未經基因改造的神經幹細胞則只有較少量軸突可延伸至25毫米。

為進一步了解移植SOX9基因修飾的人體神經幹細胞是否有助恢復活動機能,團隊採用脊髓嚴重損傷大鼠模型,並利用網格步行、持續步行和感覺刺激等方法,測試移植後大鼠各項運動感覺能力。其中,網格步行測試是要觀察大鼠的肢體協調能力,如左右前後腳是否能正確的抓着網格;持續步行測試則是要記錄大鼠的踏步模式以了解步態和指尖末端運動能力。

相比於移植未經SOX9修飾的神經幹細胞治療的大鼠,接受SOX9基因修飾神經幹細胞移植的大鼠可將受損的後腳掌正確地放在網格,並出現較少的錯誤。此外,這些大鼠步行通過一米長的狹窄通道時,具有良好的步態,並清楚顯示其腳掌位置及腳趾的移動,證明指尖末端運動能力恢復。