剑桥大学科学家的研究点燃了希望：过去被认为无法治疗的神经损伤未来可能实现逆转。
研究人员利用类器官技术在实验室培育出微型神经回路，成功模拟大脑与脊髓的连接机制，这种连接使我们的运动成为可能。
他们发现一个基因"开关"能够重新激活轴突的生长能力——轴突是传递神经信号至其他神经元以触发肌肉收缩的"神经纤维电缆"。
我们的神经元在胚胎发育至婴儿期的过程中形成连接，这些连接允许信息通过轴突在大脑和脊髓之间传递。但在某个阶段后，中枢神经系统中轴突的再生能力丧失或大幅减弱，导致脑部和脊髓损伤成为永久性伤害，引发严重的运动功能障碍，例如创伤性脊髓损伤患者丧失抓握或行走能力，以及运动神经元疾病或多发性硬化症等神经系统疾病患者。
2021年，剑桥大学安德拉斯·拉卡托斯博士团队曾探索运动神经元疾病的分子机制及潜在干预方法。他们利用患者来源干细胞培育"迷你大脑"，引导其发育成豌豆大小的脑类器官，形成类似人类大脑皮层的三维模型。
研究团队现已扩展该技术，用类器官构建连接人脑与脊髓系统的小型模型。由于脑组织与脊髓组织在人体中通过轴突相互连接但物理分离，研究人员特意将两类器官保持独立培养。
在《细胞报告》发表的研究中，他们描述了脑组织神经纤维如何跨越间隙连接脊髓组织，并形成能触发微小肌群收缩的功能性神经回路。该人类系统在培养皿中存活超过一年，研究发现损伤后轴突的再生能力在约150天（相当于妊娠中期）前保持有效，此后再生能力显著下降。
临床神经科学系第一作者乔治·吉本斯表示："取自较不成熟类器官的神经元在损伤后能再生长纤维，但成熟类器官的神经元再生能力急剧下降。换言之，人类神经元在中枢神经系统成熟过程中，再生能力受限是其固有特性。"
研究人员分析连接脑与脊髓的神经元基因表达，识别出一个作为"开关"的基因网络——该网络在神经元成熟形成突触连接时限制轴突生长能力。但关键发现是：阻断该网络的关键调节因子可重新激活轴突生长能力。
通过筛查作用于该基因网络的药物化合物，他们发现林诺孕酮（一种获批用于治疗月经紊乱及避孕的激素类药物）能显著促进受损神经元的轴突再生。研究人员指出，瘢痕组织和炎症也可能阻碍轴突修复，但这项针对神经元特异性病因的发现具有重大意义。现有证据表明，较不成熟神经元的轴突能穿过损伤部位特有的非许可性环境。
项目负责人、临床神经科学系安德拉斯·拉卡托斯博士表示："脑部和脊髓受损后，传递运动信号的神经纤维极少再生，这正是瘫痪通常永久性的原因。但我们此前不清楚轴突再生能力受限的具体时间点。我们的模型明确显示这种限制发生在发育阶段，且在此之后仍可逆转。林诺孕酮本身可能并非脊髓修复的最终方案，但它证明原则上可直接靶向人类神经元并促进轴突再生。虽然仍需验证该策略能否重建脑脊髓细胞间的适当连接，但这让我们看到治疗曾被认为不可治愈疾病的曙光。"
该研究同时凸显了采用人源干细胞培育类器官的重要性——相比动物模型，类器官更贴近人类生物学特性。拉卡托斯博士强调："关于神经再生的现有认知多源于啮齿类动物研究，而其神经元行为与人类存在差异。我们精密的类器官模型有效弥合了动物模型与患者临床表现之间的知识鸿沟，也为减少科研中动物使用作出重要贡献。"
剑桥大学正将类器官技术应用于肝脏损伤修复研究、儿童克罗恩病探索及妊娠早期阶段建模等多个领域。本研究由英国研究与创新医学研究理事会及Spinal Research资助。
Spinal Research首席执行官路易莎·麦金表示："全球1500万脊髓损伤患者正迎来充满希望的新时代。未来五年将是改变脊髓损伤患者治疗可能性的空前机遇期——突破性疗法即将进入临床应用，前沿技术正开辟修复与康复的新路径。Spinal Research致力于资助全球最具前景的研究项目与顶尖科学家，剑桥大学安德拉斯团队的卓越工作正彰显这种支持的价值，我们深感荣幸能成为其中一员。"
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