09.11 成年人的大腦永不再產生新的神經元?那怎麼辦!

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1928年,現代神經科學之父聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾(Santiago Ramón y Cajal)宣稱,成年人的大腦永遠不會產生新的神經元。他寫道:

一旦發育結束,增長和再生的源泉……就不可挽回地枯竭了。在成年人的大腦中,神經通道是固定的、終止的和不可改變的。一切都必然凋零,或許沒有什麼可以再生。


90年過後,我們仍不清楚拉蒙-卡哈爾的說法究竟是對,還是錯。

數十年來,科學家一直認為,胚胎和嬰兒的大腦都會進行“神經發生”(neurogenesis,即生成新的神經元),但在成年後便會戛然而止。但從上世紀80年代開始,這一觀點逐漸受到了質疑。


成年人的大腦永不再產生新的神經元?那怎麼辦!


大腦神經元神經細胞

如果說,神經元細胞真的不能再生的話?那麼,未來我們能否找到辦法來恢復生成新神經元的能力,並以此去治療中風、阿茲海默症以及其他神經退行性疾病呢?

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究竟什麼是神經元?


神經元是神經系統的主要通信細胞類型。

每個神經元都有一個細胞體,通過製造蛋白質和能量使細胞保持活力。細胞核也充當細胞的大腦,因為它能處理所有傳入的信息並告訴神經元做什麼,從細胞核,長軸突和樹突分支出來以發送和接收來自其他細胞的信息。


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在軸突的末端,有一些稱為軸突末梢的結構,通過接觸其他神經元的樹突,形成稱為突觸的專門連接。當神經元彼此交談時,它們會發送電子或化學信息,這些信息可能導致下一個神經元向其軸突發射動作信號。以這種方式,信號可以沿著整個神經元鏈發送。為了加速信號傳導,許多神經元被稱為髓鞘的脂肪層隔離,類似於導線絕緣的方式。


在你的大腦中,你的神經元幫助你學習,閱讀,寫作,騎自行車,形成記憶,甚至有情感。神經元是使我們成為自己的基石,並且允許大腦的許多複雜過程發生。神經元信號也可以通過脊髓從你的大腦遠距離傳播,來告知你移動肌肉和四肢,同時神經元也可以將皮膚的觸摸感覺帶回大腦。

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許多神經系統疾病主要表現為神經元的受損並死亡。科學家將這一過程稱為神經退行性疾病。最大的神經退行性疾病是阿爾茨海默病和帕金森病。


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在阿爾茨海默病中,神經元的變性導致人們忘記事物。在帕金森病中,負責運動的大腦神經元丟失,導致患者難以行走和移動。

如果有人跌倒或發生車禍,其神經元也會受傷。如果頭部受到影響,我們稱之為創傷性腦損傷。如果脊髓受到影響,我們稱之為創傷性脊髓損傷。

神經元的缺失使得神經系統正常傳遞信息鏈的功能被打破。

治療神經退行性疾病和中樞神經系統損傷的一種可行性方法是:通過細胞移植替換死亡或受損的神經元。如果新的神經元可以替代損失的神經元,患者或許能夠重新獲得記憶或運動等功能。


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首先,沒有簡單的方法從身體內收集神經元用作治療。大腦和脊髓中存在有限數量的神經元,這兩個神經元都是難以接近的區域,並且神經元大多數不會再生長。

其次,神經元不是唯一受神經變性影響的細胞。神經系統中還有其他細胞稱為神經膠質細胞,圍繞著神經元的中樞神經系統提供支持、保護和營養。膠質細胞也可能因疾病和損傷而喪失。

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多功能幹細胞

究竟能為我們做什麼呢?


為了克服障礙,科研人員研究了一種叫做幹細胞的特殊細胞,它可以做兩件重要的事情。

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第一:幹細胞可以自我更新,這意味著他們可以不斷製作自己的新副本;

第二:幹細胞能夠區分轉化,意思是它們可以轉化為其他類型的細胞。

第一個用於研究的幹細胞是胚胎幹細胞(ESC)

胚胎幹細胞是多能的,意味著它們可以分化成體內任何類型的細胞,從心臟細胞到腦細胞再到肌肉細胞。然而,胚胎幹細胞不能由自己的細胞形成——它們必須來自胚胎,因此細胞來源有限。


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最近,科學家們發現,通過添加將信號傳遞到細胞中的特定分子,可以從體內的任何細胞製備具有與胚胎幹細胞相似性質的幹細胞。

這些細胞被稱為誘導多能幹細胞(iPSCs)。iPSC大有用途,因為它們具有ESC的所有功能,

它們可以由人自己的細胞製成。此外,iPSC可以還可以由皮膚細胞製成,這種細胞很容易獲得,無需手術,並且有大量的皮膚細胞可供使用。

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新發現:通過多能幹細胞制

造神經元細胞的有效新方法


自發現將胚胎幹細胞和iPSC轉化為神經幹細胞和神經元的方法以來,人們對如何用它來治療大腦和脊髓疾病充滿好奇。在接下來的10到20年間,我們希望科學家們能夠弄清楚如何使NSCs和神經元移植到患者體內後能夠更好地存活。我們還期望找到用於在移植的細胞與被治療的人或動物的神經元之間建立連接的新方法。

近日,一項刊登在國際雜誌NatureCommunications上的研究報告中,來自德國科隆大學的研究人員通過研究發現了一種通過多能幹細胞來製造神經元細胞的有效新方法。


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隨著多細胞有機體的起源,多能幹細胞就能夠分化成為機體所有類型的細胞,這些細胞能在培養基中無限增殖,因此其被認為是永恆不朽的,而多潛能性的黃金標準就是胚胎幹細胞(ESC)。諸如皮膚細胞等體細胞能夠被重編程產生iPSCs,而新產生的ipsCs和ESCs一樣具有類似的特性;同樣地,

多能幹細胞對於再生醫學研究至關重要,因為其可以作為健康分化細胞的潛在來源,包括神經元細胞等。

此外,這些細胞還能代表一類無價的資源,幫助研究人類的發育機制以及多種疾病的發病原因。比如,可能使我們能夠使用幹細胞成功治療帕金森病,阿爾茨海默病,多發性硬化症,創傷性腦損傷,中風,脊髓損傷等疾病,以及一系列影響人們的其他問題。


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然而,成功治療這些疾病的目標不能由一個人來實現。尋找基於幹細胞的治療方法,需要世界各地的人們進行團隊合作,包括科學家,醫生,資助研究的政府,願意參與臨床試驗的患者,以及有助於大量增長的公司。幹細胞,這項工作還可以利用下一代年輕科學家的幫助,他們可以為該領域帶來新的想法,並有助於推動這項研究的進展。

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