由香港城市大學(xué)（城大）與香港大學(xué)（港大）共同領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，最近在研發(fā)基因改造人體神經(jīng)干細(xì)胞（hNSCs）用以治療脊髓損傷方面，取得重大進(jìn)展。聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)抑制神經(jīng)干細(xì)胞內(nèi)某特定基因后，能有效激發(fā)神經(jīng)再生，令活動(dòng)機(jī)能恢復(fù)，為脊髓受損的病人帶來(lái)新的治療曙光。

脊髓損傷通常因跌倒、撞車(chē)或運(yùn)動(dòng)意外而引致。具有長(zhǎng)軸突的脊髓神經(jīng)元在大腦和身體其他部位之間傳遞信號(hào)，調(diào)控肌肉肢體活動(dòng)和感覺(jué)機(jī)能。脊髓受損對(duì)神經(jīng)元和軸突造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，顯著阻斷信號(hào)傳遞，因而令病人喪失活動(dòng)及肢體感覺(jué)機(jī)能。

“現(xiàn)時(shí)，對(duì)于脊髓受損的病人未有有效的臨床治療方案，常導(dǎo)致他們終身殘疾?！背谴笊窠?jīng)科學(xué)系助理教授兼研究團(tuán)隊(duì)共同領(lǐng)導(dǎo)人劉艾佳教授續(xù)說(shuō)：“雖然最近通過(guò)移植人體多能性干細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生的神經(jīng)干細(xì)胞（human induced pluripotent stem cells），在治療方面取得進(jìn)展，但病人活動(dòng)機(jī)能的復(fù)原程度有限。主要原因在于損傷部位出現(xiàn)惡性的細(xì)胞微環(huán)境，包括形成猶如屏障一樣的星形膠質(zhì)細(xì)胞傷疤（astroglial scars），而且成年人體內(nèi)缺乏神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，因此阻礙神經(jīng)細(xì)胞存活及分化成為成熟的、具有長(zhǎng)軸突的神經(jīng)元，無(wú)法有效重新建立脊髓通路來(lái)傳遞信號(hào)，從而限制了病人的活動(dòng)和感覺(jué)機(jī)能復(fù)原?！?/p>

早前有研究發(fā)現(xiàn)一種名為SOX9的基因，其高表達(dá)與脊髓損傷后的惡性微環(huán)境有密切關(guān)系，是導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)形成和神經(jīng)元無(wú)法生存、成為功能性神經(jīng)元的主要原因。聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，改造移植的神經(jīng)干細(xì)胞中的SOX9基因，使其表達(dá)降低約50%，可有效增強(qiáng)人體神經(jīng)干細(xì)胞在惡性微環(huán)境中的耐受性和神經(jīng)元分化能力，并在較短時(shí)間內(nèi)重新建立脊髓通路。

移植后，SOX9基因表達(dá)降低了的基因改造神經(jīng)干細(xì)胞，在惡劣微環(huán)境中展現(xiàn)出強(qiáng)大的神經(jīng)元分化和成熟能力（神經(jīng)系統(tǒng)中未成熟細(xì)胞成為特化神經(jīng)細(xì)胞的過(guò)程），它同時(shí)顯著減少了膠質(zhì)疤痕的形成，從而促進(jìn)長(zhǎng)距離軸突的生長(zhǎng)，在較短時(shí)間內(nèi)重建脊髓神經(jīng)迴路。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)經(jīng)移植治療后，大量軸突在傷后三個(gè)月增長(zhǎng)超過(guò)35毫米，相比之下，移植未經(jīng)基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞則只有較少量軸突可延伸至25毫米。

為進(jìn)一步了解移植SOX9基因修飾的人體神經(jīng)干細(xì)胞是否有助恢復(fù)活動(dòng)機(jī)能，團(tuán)隊(duì)采用脊髓嚴(yán)重?fù)p傷大鼠模型，并利用網(wǎng)格步行、持續(xù)步行和感覺(jué)刺激等方法，測(cè)試移植后大鼠各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)感覺(jué)能力。其中，網(wǎng)格步行測(cè)試是要觀察大鼠的肢體協(xié)調(diào)能力，如左右前后腳是否能正確地抓著網(wǎng)格；持續(xù)步行測(cè)試則是要記錄大鼠的踏步模式以了解步態(tài)和指尖末端運(yùn)動(dòng)能力。

相比于移植未經(jīng)SOX9修飾的神經(jīng)干細(xì)胞治療的大鼠，接受SOX9基因修飾神經(jīng)干細(xì)胞移植的大鼠可將受損的后腳掌正確地放在網(wǎng)格，并出現(xiàn)較少的錯(cuò)誤。此外，這些大鼠步行通過(guò)一米長(zhǎng)的狹窄通道時(shí)，具有良好的步態(tài)，并清楚顯示其腳掌位置及腳趾的移動(dòng)，證明指尖末端運(yùn)動(dòng)能力恢復(fù)。

劉教授說(shuō)：“我們的研究運(yùn)用基因修飾的策略，改變?nèi)梭w神經(jīng)干細(xì)胞在活體內(nèi)對(duì)損傷后惡性微環(huán)境的反應(yīng)，提升細(xì)胞的耐受力和自行分化潛能，為利用神經(jīng)干細(xì)胞修復(fù)脊髓損傷，帶來(lái)新的治療方向?！?/p>

她補(bǔ)充說(shuō)：“這種經(jīng)基因修飾的神經(jīng)干細(xì)胞由人體多能性干細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生，可以從患者自身的細(xì)胞，例如在皮膚細(xì)胞或血細(xì)胞中生成，這消除了對(duì)胚胎干細(xì)胞的需求及相關(guān)的倫理問(wèn)題，這也降低了移植時(shí)的免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)，可為嚴(yán)重脊髓損傷提供更有效的自體干細(xì)胞療法。”

上述研究成果已于科學(xué)期刊《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）上發(fā)表，題為〈Transplanting Human Neural Stem Cells with ≈50% Reduction of SOX9 Gene Dosage Promotes Tissue Repair and Functional Recovery from Severe Spinal Cord Injury〉。

研究論文的共同第一作者及通訊作者是劉教授及港大李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)學(xué)院副教授張知恒博士，團(tuán)隊(duì)其他成員包括港大醫(yī)學(xué)院陳應(yīng)城教授、以及來(lái)自香港城大及港大醫(yī)學(xué)院的研究員。項(xiàng)目獲香港研究資助局撥款資助。