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大脑修复新希望 精选
已有 1610 次阅读 2016-8-15 13:43
个人分类:My Research|系统分类:海外观察
关键词:大脑修复 慷慨捐赠 细胞转化 脑中风 老年痴呆症
（在 查尔斯 H. “Skip” 史密斯生命科学实验室 揭幕庆典上的讲话）
陈功
维恩·魏勒曼冠名主任教授
宾夕法尼亚州立大学生物系
大家下午好。
感谢您光临此次庆祝典礼，感谢史密斯先生对我们的大脑修复研究给予的慷慨捐赠！
去年，大约也是在这个时候，当戴夫·利布(Dave Lieb) 告诉我有一位老先生想与我见面，并询问有关我们的研究时，我完全不知道那次与Smith先生的第一次会面将成为我生命中一个历史性的时刻。当Smith先生在我面前打开了一个文件夹，里面都是关于我们的大脑修复工作的新闻报道时，我感到完全惊讶和深深的感动。Smith先生已经听过我的两次报告了，这要感谢布伦达·卢卡斯(Brenda Lucas)和芭芭拉·肯尼迪(BarbaraKennedy)举办的活动，但今天Smith先生仍然希望听到我们的大脑修复技术的新进展。我欣然从命。
我们大脑修复技术深受山中伸弥 (Shinya Yamanaka)的iPS细胞技术的影响，即改变皮肤细胞成为干细胞的伟大技术。六年前的2010年，我们通过与索尔克研究所 (Salk Institute) 弗雷德·盖奇教授 (Fred Gage) 合作，尝试过这种技术。然而，回到Penn State后，当我们把干细胞注射到小鼠的大脑中以后，却发现干细胞经常被免疫排斥，剩余的存活细胞也不太能够分化成功能性神经元。因此，作为一个研究大脑多年的神经科学家，我开始思考是否可以在大脑内直接再生神经元，从而避免细胞移植的弊端。
这里简单介绍一些关于人类大脑的背景知识。我们的大脑有两个主要的细胞类型，一种是神经元，另一种则是胶质细胞。我们正常的大脑功能依赖于神经元和胶质细胞之间的微妙平衡。当我们的大脑损伤或变性，比如脑中风或早老性痴呆后，神经元死亡了，但胶质细胞可以被激活分裂，成为应激性胶质细胞。因此，在受伤的大脑中，功能性神经元减少了，但应激性胶质细胞增多了。 这些应激性胶质细胞在大脑内部可以形成胶质瘢痕并导致大脑功能的永久性损坏。胶质瘢痕已被发现一百年了，但在过去的一个世纪里，没有人能够把胶质疤痕逆转为神经组织！
今天，我们的脑内重编程技术能够做到这一点，即逆转胶质瘢痕回神经组织！什么是重编程？重编程就是把一种类型的细胞改变成另一种。在我们的实验室，我们已经成功地将胶质瘢痕内的应激性胶质细胞直接转化为功能性神经元！那么我们是如何做到的呢？好吧，让我来告诉你们关于现代分子生物学的一点小技巧。我们把一种称之为NEUROD1的神经转录因子注入到胶质瘢痕里，从而在胶质细胞内表达这个神经基因。作为一个重要调节基因，NEUROD1可以进入胶质细胞的核内，激活许多神经基因，同时抑制许多胶质基因。现在，你可以想像，一个胶质细胞里的神经基因被激活了，但胶质基因却被抑制了，胶质细胞便不再是胶质细胞，而是变成了一个神经元！当我们这项技术应用到胶质瘢痕组织时，许多胶质细胞将变成神经元，胶质瘢痕将被逆转回神经组织，这就是以前从未实现过的创举！
今天，我的实验室已经使用这种在体重编程技术成功地修复了局部脑中风后的脑损伤。重要的是，我们不仅逆转了脑中风后的胶质瘢痕，也取得了运动功能的改善。事实上，我们的技术从意义上说远远超出脑中风。许多神经疾病，包括脑挫伤（如美式橄榄球比赛），脊髓损伤，阿尔茨海默氏病，帕金森氏病，亨廷顿氏病，ALS，等等，都有一个共同的特点：即神经元可能已经死亡或变性，但胶质细胞在同一时间被激活。现在，我们可以运用体内重编程技术来改变大脑或脊髓内的胶质细胞成为功能性神经元。虽然我不能保证我们的技术能够治愈所有这些神经疾病，但有一点是肯定的：我们至少可以重新再生新的神经元，给功能恢复带来新希望。许多其他的技术可能需要与我们的技术相结合，从而实现最佳的治疗。
事实上，新技术已经来了！如果您对基因疗法有顾虑，不用担心，我们开发的另一种技术更容易为大家所使用，那就是药物治疗。药丸很容易使用，就像服用泰诺以减轻头痛那样。我想创造的药丸，可以帮助脑中风和阿尔茨海默氏症患者重新再生新的神经元。这不是一个童话，通向药物疗法的第一步已经实现了！八个月前，在2015年圣诞节前，我们向全世界发布了可以将人类的胶质细胞直接改变为功能性神经元的化学配方 ! 当然，我们还不能将这些化合物注入人脑，但或许我们可以先把我们的特效药丸送给可爱的小老鼠！我的下一个目标是实现在脑中风或脊髓损伤后的非人灵长类动物上的功能恢复，比如猕猴在基因和大脑结构上和我们都很接近。在过去的许多临床试验中，从老鼠大脑直接跳跃到人类大脑时经常导致失败。我个人认为，猴脑测试对我们将来临床试验的成功至关重要。
Smith先生，今天我很高兴地告诉您和您的家人，并告诉大家，您的支持已经使我们的研究有了重要起色：
有了您的支持，我们正在完成对小鼠局部脑中风模型的临床前研究。老年痴呆症的研究也已纳入正确的轨道。
有了您的支持，我们已经启动了一些新项目，包括帕金森氏病，亨廷顿氏病和ALS。
有了您的支持，我招募了一些新的博士后来加速我们的神经修复工作。
有了您的支持，我们已经购买了最先进的共聚焦显微镜来观察由胶质细胞转化而来的美丽的神经元。
您的支持将会对我们的研究产生长远的影响，并帮助我们最终找到治疗神经疾病的方法。
Smith先生，您的慷慨捐赠也改变了我的个人生活，您促使我更深入地思考生命的意义和帮助他人。我曾经拥有一个梦。在初中2年级13岁那年，我立志成为一名科学家。这个梦想从未更改，如今也已实现。Smith先生，您的捐赠对我是很好的启发，我和我的妻子已经在我的母校大有中学设立了奖学金，以支持10名学生。我希望能激励更多的学生实现他们远大的梦想！虽然这是一个很小的捐赠，我想说的是，您的慷慨捐赠对我影响深远，我将踏着您的足印，回馈给我们的大学和社会。
今天，我有一个新的梦想。我的梦想是把我们的技术转化成为一种新疗法，来帮助全球数百万脑疾病患者。我喜欢思考一些大问题，也鼓励我的学生和博士后思考大问题。但我们都知道，没有强有力的支持，许多伟大的想法不一定能实现。Smith先生，感谢您的支持！您的支持让我敢于思考更伟大的问题！
我要感谢宾州州立大学为我提供一个理想的地方去做伟大的梦，并测试各种新的想法！虽然在体重编程成功了，但自2002年加入宾夕法尼亚州立大学的过去14年里，我有很多其他的想法并没有实现。所以，我的经验就是永不放弃，永远尝试新东西！
我要感谢我们的院长 Douglas Cavener，他作为我们的前系主任雇佣了我，感谢他的信任，支持，和友谊。
我要感谢我的所有现任和前任实验室成员。因为你们的辛勤工作，才有我们实验室一系列的重大发现。
最后但并非最不重要的是，我要感谢我的家人，尤其是我的母亲冯寿恩，她就在这里，感谢她和已逝的父亲含辛茹苦地养育了我; 感谢我的妻子徐洁，感谢她持续的爱和支持; 也感谢我的两个可爱的女儿，米兰达和阿黛尔，感谢她们带来的快乐。
最后，再次感谢您，Smith先生！感谢大家参加这个庆典！
2016年8月12日
附注： 我的实验室从今成为冠名实验室： 查尔斯 H. “Skip” 史密斯生命科学实验室
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发表于 2016-8-16 08:56:18
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