科学家首次让失明小鼠重见天日

　　2016年07月17日讯 科学家们早就知道，哺乳动物中枢神经系统（CNS）的再生能力有限。但是在一项新的研究中，来自斯坦福大学的研究人员证明，将视觉刺激和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的化学激活相结合，可使失明小鼠的视网膜神经节细胞再生，从而恢复部分视力。

　　华盛顿大学生物学家Thomas Reh没有参与这项工作，但是他这样告诉The Scientist杂志：“这种方法提供了很大的希望，虽然它只是再生了一小部分轴突，但是视力恢复的量，几乎是我们在人类中未曾实现的。”延伸阅读：华人女学者用CRISPR技术改善遗传性失明；Science关注突破性成果：让失明小鼠行动自如；美国科学家培育出微型视网膜 为失明患者带来希望。

　　与周围神经系统不同的是，哺乳动物的大脑和脊髓在损伤后不易再生。从髓鞘分泌的蛋白质、瘢痕组织的积累、以及生长因子的产量降低，都被认为能够防止中枢神经系统中的轴突再生。科学家们通过刺激生长因子--如mTOR和环磷酸腺苷（cAMP），或去除生长抑制因子--如Kruppel样因子4（KLF4），曾经成功地部分再生了小鼠的视网膜轴突。然而，再生的视网膜神经不能重新生长出视神经全长，并重新连接到了错误的目标。

　　本文共同作者、斯坦福大学的Andrew Huberman 告诉The Scientist杂志：“100多年来，我们已经知道，中枢神经系统的神经元在损伤后不能再生。脊髓损伤患者最后只能依靠轮椅，而眼外伤患者最终只能依赖于导盲犬。”

　　在目前的研究中，Huberman和同事们破坏了小鼠的视神经，并用荧光染料标记了动物的视网膜神经节细胞（RGC）。随后研究人员将失明小鼠暴露于高对比度的视觉刺激--包括每天在屏幕上移动光条，持续三个星期的时间。另一组对照小鼠则没有暴露于这种刺激。

　　Huberman团队将一种高表达Rheb1蛋白的病毒，注入另一组小鼠的一只眼睛，从而激活促生长蛋白mTOR。两个星期后，研究人员破坏了啮齿类动物的视神经。三周后研究人员给细胞贴上了标记，以测量神经再生的程度。对照组小鼠没有接受注射，或接受注射生理盐水或对照病毒。

　　最后，Huberman和同事们将另一组小鼠暴露于mTOR治疗和视觉刺激。研究人员缝合了小鼠的非受伤眼睛，以鼓励它使用受伤的眼睛。

　　在仅仅暴露于视觉刺激的小鼠中，RGC轴突跨越损伤部位重新生长了很短的距离，但没有将视神经全长延伸到大脑。接受mTOR治疗的小鼠也显示出类似的部分轴突再生。但是研究人员发现，在接受视觉刺激和mTOR治疗、并且一只眼缝闭的小鼠中，轴突再生比那些接受其中任何一种治疗的小鼠显著更长。在70%的小鼠中，轴突一直再生到视交叉。

　　Huberman的小组观察到，这些神经也连接到大脑中正确的目标。他说：“这项研究之前，我们不知道，再生的神经元是否会在脑中徘徊。”

　　研究人员报告说，接受双重治疗的小鼠能够获得有限的视力。Huberman说：“这相当于完全失明的人现在能够穿过一个房间而能够避免大物件。”

　　该团队现在正在测试在人类仅仅使用视觉刺激，使用虚拟现实。Huberman和他的同事目前不打算在人类中尝试mTOR的治疗，因为它是一种高危险和更具侵入性的程序。

　　罗格斯大学新泽西医学院的眼科教授Marco Zarbin没有参与这项研究，但他指出：“这项研究为视神经外伤患者的治疗提供了很大的希望，然而我们必须做更多的工作，才能把人类疾病动物模型中的这些发现，转化到视神经变性失明人类患者的治疗中。”

　　在Zarbin看来，这项研究的主要限制因素包括：再生轴突的数量相对较少、不是所有的视觉功能恢复，以及视神经损伤模型的普遍适用性。

　　同时，Huberman乐观地认为，在人类中，视网膜再生是触手可及的。他说：“在未来的一到五年内，我想我们会看到这个问题得以解决。”