新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy, HIE)是指在圍產期由於窒息等多種原因導致新生兒腦缺氧缺血性損傷。HIE在我國活產兒中的發病率大約為3-6‰，是導致新生兒神經系統損傷甚至死亡的主要原因之一💈，每年我國大約有5-10萬新生兒深受HIE的困擾，嚴重影響患兒的生存質量🧋🏈，給社會和家庭帶來沉重負擔。由於HIE損傷導致腦內神經細胞的死亡和丟失，目前臨床上只能對症處理，無任何有效治療藥物。
人多能幹細胞（human pluripotent stem cells,hPSCs）經過體外定向誘導分化🧑🏿🎨，可獲得腦區特異性命運決定的神經前體細胞（human neural progenitor cells, hNPCs）🤷🏻♂️。這些hNPCs已被用於移植治療多種神經系統疾病(如：帕金森氏病🤙，癲癇等)，在小動物、非人靈長類以及臨床研究中都展現出較好的安全性和有效性。目前，幹細胞移植治療中樞神經系統疾病已經成為了國際醫藥研發領域競爭的熱點🧑🏿🏫。相較於其他腦區的神經幹細胞🤹，人類皮層神經幹細胞具有更強的增殖能力🙍🏼♂️⭕️，能夠分裂產生更多數量和更大多樣性的皮層神經元，這被認為是人類進化過程中，新皮層的擴張和皮層溝回形成，進而導致智力和認知功能提高的細胞基礎☹️。在皮層損傷的神經系統疾病的幹細胞治療研究中，皮層神經幹細胞或前體細胞移植後，往往會有過度增殖的現象，產生占位較大的移植塊，對宿主腦組織形成擠壓。同時移植塊中還會存在多種不同發育階段的神經細胞🤚🏽，包括未成熟的神經前體細胞🧘♂️，神經母細胞和不同類型的神經元，給移植結果帶來了不確定性。因此，通過移植人皮層神經前體細胞替代治療腦中風/缺氧缺血性腦病等與大腦皮層損傷相關的神經疾病，仍然存在挑戰🤶🏿。
2024年11月13日💆🏼♂️，腦科學研究院熊曼研究員，在《幹細胞研究與治療》（Stem Cell Research & Therapy）雜誌發表題為《移植的深層皮層神經母細胞整合到宿主神經環路並改善缺氧缺血性腦病小鼠的運動功能缺陷》（“Transplanted deep-layer cortical neuroblasts integrate into host neural circuits and alleviate motor defects in hypoxic-ischemic encephalopathy injured mice”）的研究論文。
該研究發現，使用Notch信號通路抑製劑將hNPCs同步化為跳出細胞周期的神經母細胞（neuroblast）➰，進行移植，移植的神經母細胞在HIE腦內不僅可較好的存活，發育為命運確定的皮層深層的神經元類型，且完全消除了移植塊過度增殖的現象🍸。更重要的是，移植的人皮層神經元可整合入宿主的皮層神經環路📌，投射至內源的靶標部位（對側皮層、丘腦🫃🏽、紋狀體👱、腦幹等），且可接受宿主神經元的功能調控🥈，從而改善HIE損傷動物的運動功能障礙🔹🧀。
該治療新策略不僅證明了移植人多能幹細胞來源的皮層神經元可在結構和功能層面準確修復缺氧缺血性腦病受損的皮層神經環路🛀🏼，且有效降低了移植物過度增殖的風險♞，極大提高了幹細胞移植治療的安全性🌛。該研究為腦中風/缺氧缺血性腦損傷等神經系統疾病的細胞替代治療提供了一種更安全、更具轉化應用潛力的治療新策略🩵。
腦科學研究院2021級碩士研究生許願、兒科醫院2021級碩士研究生武夢楠為本文的共同第一作者🎹，熊曼研究員為通訊作者。此外✍️，本研究受到腦科學研究院肖雷研究員、中國科學院腦智卓越中心陳躍軍研究員在電生理、動物行為等方面的幫助😷🚴🏿♂️。本研究得到了國家自然科學基金優秀青年項目、上海市青年學術帶頭人項目🎢、恒行2平台基礎研究特區計劃等多個項目的支持。
論文地址📩：https://doi.org/10.1186/s13287-024-04049-9
