《自然》：重大突破！加州大学团队首次发现有潜力让成年人神经再生的药物

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脊髓损伤后，神经系统的修复能力极其有限，目前尚无有效药物治疗手段。美国加州大学圣地亚哥分校的研究团队此前在小鼠中发现，成年小鼠的皮质脊髓投射神经元（CST）在脊髓损伤后会短暂地回归到胚胎时期的转录状态，这种状态有助于轴突再生[1]。

他们希望以这个发现为基础，找到能够诱导这种“再生型转录状态”的小分子药物，从而促进神经修复，治疗脊髓损伤。

在今天的《自然》杂志上，研究团队发表了最新研究成果[2]，他们筛选识别出了一种候选药物Thiorphan，这是一种脑啡肽酶抑制剂。在严重脊髓损伤小鼠中，使用Thiorphan联合神经祖细胞移植，显著增强了CST轴突穿过损伤区域，向神经祖细胞移植物的再生，形成了突触连接，改善了前肢抓握功能。

在成年食蟹猴和成年人类的皮质神经元体外培养中，Thiorphan也显著增加了神经突的数量和长度。这是首次有药物能够在成人脑细胞中显示出有效性。

研究人员使用了“五步法”来确定候选药物。

第一步是利用他们此前的研究成果，确定了在脊髓损伤后能够再生的CST神经元的转录组特征。这些神经元在脊髓损伤后两周内会短暂地回归到胚胎时期的转录状态，这种状态与轴突再生能力密切相关。

第二步是使用Connectivity Map（CMap）数据库进行体外转录组比对。CMap包含1300多种已在人类细胞中测试过的小分子药物，记录了它们对细胞转录组的影响。

研究人员将CST再生状态的转录组与CMap中的药物诱导转录组进行比对，计算“连接性评分”，衡量相似度（+1为最相似，-1为最不相似）。同时还计算了“可靠性评分”和“特异性评分”，综合考虑统计显著性、实验重复性和基因富集分布。

他们最终筛选出了几个药物，包括Quinostatin（+0.91）、Thiorphan（+0.86）、Triflusal（+0.79）、Milrinone（+0.78）和Adiphenine（-0.78）。其中Quinostatin无法购买，研究人员尝试人工合成但没有成功，Adiphenine估计具有负调控作用，因此被用于对照。

第三步，研究人员使用4种候选药物在成年小鼠的皮质运动神经元中进行了体外实验。他们使用新开发的中通量体外筛选系统，测试候选药物的促神经生长效果，包括每个神经元的总神经突长度和最长神经突长度。

结果显示，Thiorphan在250 µM浓度下效果最好，总神经突长度显著增加了80%，最长神经突长度增加了30%，并且促进效果呈剂量依赖性，峰值出现在100-250 μM之间。Triflusal具有稍弱的促进效果，但未达到统计显著性，Milrinone无效，Adiphenine则显著抑制了神经突生长，与估计的负调控作用相一致。

第四步，研究人员在严重的双侧C5脊髓损伤大鼠模型中验证了Thiorphan的治疗效果，这一模型通常被用来模拟人类的颈椎中部脊髓损伤。

研究人员选择在损伤发生后2周开始进行干预，模拟临床的延迟治疗。他们将大鼠分为4组：未治疗、Thiorphan治疗、神经祖细胞移植、Thiorphan+神经祖细胞移植联合治疗。

他们此前已经证实，CST轴突能够再生并延伸进入移植于脊髓损伤部位的神经祖细胞移植物中，并在其中形成突触连接。此外，移植的神经祖细胞衍生的神经元还能从损伤区域向下延伸轴突至损伤下方的神经元，并形成突触连接。因此，在损伤区域形成了新的神经中继通路，从而支持功能改善。

与单独神经祖细胞移植组相比，Thiorphan+神经祖细胞移植联合治疗组的CST轴突再生进入移植物的程度显著提高了 60%。而在未移植的情况下单独使用Thiorphan，则无法促进CST轴突再生进入损伤腔隙，因为缺乏受损CST轴突可以延伸的细胞基质。

研究人员在薄层共聚焦显微镜下观察到了CST轴突末端与移植物中的神经元上的突触素共定位，提示再生的轴突与移植神经元之间形成了突触连接。

联合治疗组大鼠的前肢抓握成功数（成功抓取并吃掉的食物颗粒数量）提高至对照组的2倍，抓握准确率由30%提高至60%。

第五步，研究人员对来自成年食蟹猴运动皮质和一名56岁男性人类皮质神经元进行了体外实验。结果显示，Thiorphan显著促进了神经突的生长，在食蟹猴运动皮质神经元中，总神经突长度增加36%，最长长度增加61%；在人类皮质神经元中，分别增加30.3%和23.0%。

RNA测序显示，Thiorphan可激活多个与神经发育和突触形成相关的基因表达通路。免疫染色结果则显示，Thiorphan可增强脑源性神经营养因子（BDNF）和磷酸化AKT的表达，提示其可能通过调节发育和代谢信号促进神经再生。

综上所述，这项研究不仅验证了Thiorphan的神经修复能力，也展示了，将先进的计算分析与优化的体外筛选系统相结合，可作为神经系统疾病的新型药物发现路径。

参考文献：

[1] Poplawski GHD, Kawaguchi R, Van Niekerk E, et al. Injured adult neurons regress to an embryonic transcriptional growth state. Nature. 2020;581(7806):77-82. doi:10.1038/s41586-020-2200-5

[2] van Niekerk, E.A., de Freria, C.M., Mancarci, B.O. et al. Thiorphan reprograms neurons to promote functional recovery after spinal cord injury. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09647-y

本文作者丨应雨妍