每年，数百万人的生活会因中风而突然、迅速地改变。中风发生时，流向大脑的血管受阻，导致神经元死亡。中风是成年人致残的主要原因之一，据估计，六分之一的人一生中会遭受一次中风。
人类大脑是我们体内最复杂的器官。其精密的细胞结构和神经网络赋予我们语言、记忆和抽象推理能力。但这种复杂性也带来代价——脑组织的再生能力极其有限。与皮肤或肝脏组织不同，死亡的神经元很少被替换。
这正是许多与年龄相关疾病的根本原因。其中最严重且常见的是缺血性中风，由大脑某区域血流中断引起。尽管急诊治疗的进步提高了生存率，但目前尚无能够修复中风造成神经元损伤的疗法。
中风全球发病率与医疗保障情况。在每株"植物"中，花瓣显示每10万人中的中风发病率，根系显示各国医疗系统的压力。数据来源于世界数据银行（2023年）、欧洲中风协会（2017年）和中风基金会（2024年）。圣地亚哥·拉莫斯制备。
康复治疗可恢复部分功能，但在许多情况下，中风幸存者仍面临永久性运动和认知障碍，以及抑郁症、痴呆症和其他神经退行性疾病风险增加的问题。然而，随着基于干细胞的疗法发展，这一状况可能很快改变。
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新的治疗前景
近几十年来，细胞疗法为再生医学开辟了新一代治疗方法的大门。这些疗法旨在通过引入能够存活、成熟并最终执行已丧失功能的新细胞，来替换或修复受损组织。
这对影响大脑的疾病尤为重要。尽管再生医学潜力巨大，但其发展相对缓慢，因为它需要符合不同地区的法规，同时也需要大量资金投入。
一个关键先例发生在1980年代末的瑞典隆德大学医院，由安德斯·比约克伦德和奥勒·林德瓦尔领导的团队成功将神经干细胞移植到帕金森病患者的大脑中。帕金森病是一种神经退行性疾病，其特征是控制身体运动所必需的多巴胺能神经元进行性丧失。
结果令人瞩目：通过替换受损神经元，许多患者恢复了运动功能并维持了十余年。这些实验首次确凿证明人类大脑可以利用活细胞进行修复。
比约克伦德和林德瓦尔的团队准备将胎儿细胞移植到首位参与研究的帕金森病患者体内。这一开创性干预标志着细胞疗法在神经学领域应用的转折点。
自那以后，研究不断推进，技术日益精进，欧洲法规已建立严格框架以确保这些治疗的安全性和质量，这些治疗现被归类为先进治疗医药产品。目前，世界各地正在进行多项临床试验，延续比约克伦德和林德瓦尔的工作，为帕金森病及许多其他影响大脑的疾病患者带来希望。
中风的独特挑战
尽管这个案例启发了许多研究，但中风对帕金森病提出了不同的挑战。缺血性损伤通常更为广泛，且不仅影响一种细胞类型，而是多种神经元、神经胶质细胞和血管。
此外，移植细胞仅在患者大脑中存活是不够的——它们必须功能整合。这意味着它们需要伸出轴突（传递神经冲动的延伸部分）并与存活的神经元建立突触或适当连接，成为大脑回路的一部分。
这类似于重建一座坍塌的桥梁及其交通：必须以正确方式建立连接，信息才能流通。因此，除了添加新细胞外，中风治疗的挑战还在于有效重新连接大脑。
基因工程的前景
这正是基因工程——现代生物学中最具变革性的技术之一——发挥作用的地方。该学科允许对细胞进行改造，使其更有效、更具抵抗力或更能融入受损组织。
在我们的研究中，我们将编码BDNF（脑源性神经营养因子）蛋白的基因整合到移植细胞中。BDNF是一种促进大脑发育并促进轴突生长和突触形成的神经营养因子。目标是促进新神经元在受损大脑中的功能整合，确保移植不仅填补空缺，还能恢复神经元通信。
源自干细胞的神经元培养物图像，在微流体装置中生长，该装置有两个通过微通道（400微米）连接的隔室。下部隔室中BDNF的过表达促进了对侧隔室轴突的生长和投射，展示了该因子在神经元整合和连接中的作用。（改编自《国际分子科学杂志》）
伦理问题
基因操作也引发了伦理困境，特别是关于其应用界限及其可能的长期影响。例如，前述帕金森病患者的移植手术使用的是胎儿组织细胞。
如今，多亏了2012年诺贝尔医学奖得主、日本研究员山中伸弥及其发现的诱导多能干细胞(iPS)，我们可以从患者自身的成体细胞生成干细胞。现在从皮肤活检在实验室生成iPS细胞已非常普遍。
这避免了许多与使用胚胎相关的伦理冲突，并降低了免疫排斥风险。因此，问题不再是能否修改细胞来修复大脑，而是应该使用什么标准，在什么法规下，以及承担何种责任。
医学史由对不可能的小胜利组成。仅仅几十年前，修复中风受损大脑的想法似乎完全不可思议。如今，得益于生物学、基因工程和再生医学的结合，这一想法开始在实验室中成形。虽然还有许多挑战有待解决，但每一次新进展都提醒我们一个基本事实：大脑不仅能学习，也能被修复。
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