重植脑部“森林”

王馨立

在人类大脑中，神经元的分支就像茂密森林里的树木一样，彼此环绕着聚集生长在一起。之前，科学家总是习惯性地认为神经元受伤或病变后就会枯萎乃至死亡，且永远消失，因为大脑难以再生新的细胞来替代。然而在上世纪90年代，大多数神经科学家都认为成年人脑内有一小块干细胞的养殖区，这些干细胞可转化为有生命力的神经元。

目前科研人员仍在试图弄清楚这些干细胞到底是如何转化成新的神经元的，这些分化后的细胞能否幸存下来，并加入到大脑重建的回路中去。一些证据表明，大脑的神经干细胞能以原始的方法使脑内受损部位自行愈合，例如在中风后，它就会协助且替代因缺氧而窒息死亡的外部分神经细胞，但这种最小的自我修复方式不足以补偿因中风、脑部创伤和神经退化性疾病带来损失的数百万神经元，尤其是阿耳兹默海氏症和帕金森氏症。

二十年前，神经外科医生为克服大脑神经有限的再生能力，曾将胎儿的脑组织切成薄片移植到脑部病变处，试图取代坏死的细胞，不过临床试验结果令人失望。但一些医学家认为他们又找到一种更安全更可靠的治疗方法——不利用胎儿的脑组织，而是在实验室利用干细胞培植出数百万充满青春活力的神经元，把这些鲜活的脑细胞直接注射到病人的脑中。尽管当初没有多少人意识到这种治疗方法能够在接下来的十几、二十年中被广泛应用，但是早前的研究已经预示了这种方法才刚刚开始。

现在，这种方法被聚焦于治疗帕金森氏症，因为脑部对移植进来的干细胞特别敏感。全世界受帕金森氏症侵袭的患者已达到1000万人（美国就有100万名患者），该病患的主要原因是大脑黑质中产生的多巴胺神经细胞坏死而造成，黑质位于中脑区域，着重用来控制行动及其他功能，帕氏症的主要症状就是颤抖，变得僵硬及行走困难。

上世纪80年代初，科技人员为模拟帕金森氏症，曾有意破坏老鼠黑质中产生的多巴胺神经细胞，并将老鼠胚胎中未成熟的脑组织移植到它的脑部，在植入过程中，神经细胞几乎能存活，但大部分失去有效的神经回路。

通常大脑在子宫内孕育时，黑质中的神经元会延伸其分支到大脑被称为纹状体的另一个区域，在那里喷射出神经传递素即多巴胺，并与纹状体的神经细胞相互连接。在胎儿脑中，两者之间距离并不大，但在成年人脑中——即使在成年的大鼠脑中，它们之间的距离也非常大。在早期试验中，被移植的神经元无法横贯这一间隔。在后来的试验中，医学研究人员试着将未成熟的神经元直接移植到纹状体中，结果初见成效，这些存活的细胞参与进神经回路，并开始产生出多巴胺，以后在其他动物如猴子的试验中更取得进一步成果，颤抖状况大为减缓，运动力加强，能较好地控制对物体的抓握能力。

研究人员推测，治疗起效果不仅仅因为移植的神经细胞释放出了多巴胺，还在于这些生长因子促进多巴胺神经细胞在大脑皮层的生长发育。这些移植的鲜活细胞在大脑皮层持续不断地繁殖、分泌和吸收神经传递素，从而有效地恢复帕金森氏症患者大脑中的多巴胺神经细胞水平，这种方法有可能比使用抗震颤的麻痹药物左旋多巴更加有效。

上世纪90年代初，有4名帕金森氏症患者曾经在瑞典接受了胎儿脑组织移植手术，这次手术为此后美国国家卫生院资助的两次大型临床试验开创了先河，这中间一半是患者真的接受移植，而另一半则是虚假手术。结果不太令人满意，治疗组的结果并没有比虚拟手术组好到哪里去，除了一组年纪不到60岁的患者。

一部分研究人员认为这些试验完全失败了，但另外一些医学研究人员则没有气馁，他们通过实验取得的有效数据再次尝试。首先，移植的胎儿脑部组织来源于不同的供体，它们很难标准化；其次，专家们在争议人们对试验结果的改变时间是否要求得太快了。瑞典隆德大学的A.比约克隆德及其伙伴认为被移植的神经细胞还不够成熟，它们需要数年时间来和大脑磨合。接下来，研究人员发现一些接受了国家资助临床试验的病人在移植2—4年后恢复了某些抓握功能，状况有所改善。

美国斯隆—凯特林癌症中心的洛伦兹·斯多德教授则聚焦于另外一条途径来研究帕金森氏症细胞消失的取代方法——用实验室培育来解决标准化问题。他在实验室把胚胎干细胞与模拟胎儿大脑的一系列化学分子一起来培养，激励它们走到一个特定的发育阶段——相当于在子宫里两个月大小的脑神经细胞——必须是在它们最后一次细胞分裂之后，但又没有发育成复杂的分支之前。因为是在实验室里，所以他能精确诱导这些神经细胞的生长发育。最终，他培育出了数百万个近乎相同的神经细胞用于移植。

如果你注射一些无明显特征的胚胎干细胞到大脑或其他任何器官中，就有形成肿瘤的风险，因为干细胞会不受控制地生长，而在试验中培养出来的这种成熟干细胞则大大降低了此种风险。迄今为止，斯多德教授仍在继续做猴子和啮齿动物的试验，所有被植入过的动物运动控制能力都有改善，他期望在3—4年时间内可以进行人体临床试验。

A.比约克隆德宣称，这项研究可以帮助大脑进行自我修复，而帕金森氏症又是一个极好的治疗测试平台，如果能够利用干细胞来治愈帕氏症，那么就开启了为更为广泛的中枢神经系统创伤及疾病康复提供机会的可能性。endprint