史蒂芬·霍金與之抗?fàn)?5年的肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥在人們緬懷這位世界著名物理學(xué)家和宇宙學(xué)家的同時，再次受到熱切關(guān)注，尤其是該疾病最新的治療進(jìn)展。令人興奮的是，日前，美國西達(dá)賽奈醫(yī)療中心一項最新研究將為霍金一樣的“漸凍人”帶來治療的新希望。肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS，amyotrophic lateral sclerosis），俗稱“漸凍癥”，是一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。該病是一種侵犯脊髓、腦干、大腦運(yùn)動神經(jīng)元的慢性進(jìn)展性疾病。支配肌肉運(yùn)動的神經(jīng)元因為人類尚不知道的原因慢慢變性、損害、死亡，肌肉也因此慢慢失去運(yùn)動的能力，一點(diǎn)點(diǎn)的萎縮，直到死亡。

因為這些功能是隨著疾病進(jìn)展逐漸喪失，身體如同被逐漸凍住一樣，故患者被稱為“漸凍人”。對很多“漸凍人”來說，最讓他們痛苦的是意識是清醒的，卻要看著自己的身體一點(diǎn)點(diǎn)死去，全身動彈不得，直到無法吞咽，沒辦法呼吸，真切的感受到了生命從身體里的漸漸流逝。霍金在疾病后期，僅僅能依靠極小幅度的動作控制電腦，與外界進(jìn)行溝通。但不得不說，霍金與病魔對抗的時長是一個奇跡，因為“漸凍人”的平均存活時間僅為3-5年。ALS非常罕見，10萬人中大約有4～6人有可能罹患這種疾病。絕大部分ALS患者都是成年以后發(fā)病。ALS病因至今不明，部分病例可能與遺傳及基因缺陷有關(guān)。雖然發(fā)病率很低，但ALS對病人的生活質(zhì)量及生命構(gòu)成很大威脅，目前的臨床用藥也沒有明顯效果。

但是，科學(xué)家們一直在研究延緩漸凍癥患者病情發(fā)展的方法。他們利用一項最新的器官芯片（Organ-Chip）技術(shù)，在微型芯片上模擬人體生物學(xué)，發(fā)現(xiàn)了人腦中最微小的血管可以啟動脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的發(fā)育。

利用這項技術(shù)可以追蹤芯片上的活體組織，為科學(xué)家研究ALS及其他神經(jīng)退行性疾病的病情進(jìn)展提供了獨(dú)一無二的方法。美國西達(dá)賽奈再生醫(yī)學(xué)中心的Clive Svendsen博士和Samuel Sances博士近日在美國《干細(xì)胞報告》上發(fā)表了這一重大研究成果。

Sances博士說：“直到現(xiàn)在，人們依然認(rèn)為血管只是用來運(yùn)輸營養(yǎng)和氧氣、排出廢物和調(diào)節(jié)血流。我們的研究成果表明，除了運(yùn)輸功能，血管還有重大作用，那就是與神經(jīng)進(jìn)行基因?qū)用娴慕涣鳌！?/span>

西達(dá)賽奈的研究人員收集人體皮膚細(xì)胞，首先利用基因重組技術(shù)將它們轉(zhuǎn)變?yōu)檎T導(dǎo)性多能干細(xì)胞，進(jìn)而可獲得人體多種類型的細(xì)胞。在該研究中，一部分誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞分化為了脊髓運(yùn)動神經(jīng)元，這是一種與肌肉相連，能夠指示肌肉運(yùn)動的細(xì)胞，在患有肌萎縮側(cè)索硬化癥時死亡，而另一部分誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞分化為了血管細(xì)胞。

隨后，在U盤大小的器官芯片上，研究人員成功將脊髓運(yùn)動神經(jīng)元與血管連接。如下圖所示，脊髓運(yùn)動神經(jīng)元（上方，藍(lán)色）與毛細(xì)血管細(xì)胞（下方，紅色）在器官芯片內(nèi)聚集，并相互作用。這些發(fā)現(xiàn)令人眼前一亮。

Sances博士表示，通過該研究，他們發(fā)現(xiàn)血管細(xì)胞傳遞分子信號，可以促進(jìn)脊髓神經(jīng)元的發(fā)育，讓脊髓運(yùn)動神經(jīng)元看起來更像是在人類胚胎中的狀態(tài)。

原來，在器官芯片內(nèi)部，脊髓運(yùn)動神經(jīng)元會自發(fā)地通過電子信號互相傳遞信息，它們不僅會獨(dú)立發(fā)出信號，也會同時發(fā)出大規(guī)模信號。研究人員通過一種著色物質(zhì)來觀察神經(jīng)活動，每次神經(jīng)元發(fā)出信號時會閃爍熒光。

Sances博士認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)有兩個意義：一是闡明我們的脊髓是怎么生成發(fā)育的；二是為改進(jìn)體外肌萎縮側(cè)索硬化癥建模與發(fā)現(xiàn)治療方法創(chuàng)造了基礎(chǔ)。

目前，脊髓器官芯片技術(shù)已被運(yùn)用于一項大型肌萎縮側(cè)索硬化癥患者研究中，目的是為這些患者尋找新的生物標(biāo)志和靶向療法。而且，芯片上的血管完整無損，可用于研究血管到神經(jīng)系統(tǒng)的實驗療法的效果，從而加快藥物研制的進(jìn)程。

文章信息：Human iPSC-Derived Endothelial Cells and Microengineered Organ-Chip Enhance Neuronal Development，Stem Cell Reports，2018, Vol. 10，1222–1236.

本文轉(zhuǎn)自：經(jīng)濟(jì)日報