輸注年輕腦脊髓液可回復老化者的記憶力?史丹佛最新研究展現腦脊髓液的無窮潛力!

0

美國史丹佛大學醫學院的研究團隊近期發現若將年輕小鼠的腦脊髓液(Cerebrospinal Fluid, CSF)輸注至老化小鼠中,可幫助後者回復從前的記憶力。

本研究除了指出年輕小鼠的腦脊髓液含有的「年輕因子」(youthful factors)可用於減緩老年認知能力下降的情形外,更首次展示了腦脊髓液可作為「載體」的治療潛力,能將神經疾病的藥物帶入人類大腦難以觸及的部位中。本研究於 5 月 11 日刊登於 Nature 期刊中。

由於這是第一個能證明腦脊髓液的輸注能有效改善認知功能的研究,被認為是大腦研究的新里程碑,來自波士頓兒童醫院的神經學家 Maria Lehtinen 博士更表示此實驗成果提出了腦脊髓液可作為治療許多疾病的新載體,為許多難以治療的大腦疾病帶來新福音。

腦脊髓液可能是大腦衰老的起始點,但難以實驗證明

腦脊髓液為一種透明清澈的液體,由腦室內的脈絡叢組織(choroid plexus)分泌,內含有微神經膠細胞,主要於腦部內顱骨與大腦皮質之間的蛛網膜下腔間、脊髓中央管內流動。腦脊髓液可為腦部提供機械性保護與支持作用,內含的營養物質也可供應腦細胞養分,並調節中樞神經系統的酸鹼平衡。

每日在人體內循環的腦脊髓液約為 400 至 600 毫升,由於其會帶走腦組織所產生的任何代謝物質,因此科學家與醫師常透過監測內含物質以評估疾病徵兆,如阿茲海默症的 β- 澱粉樣蛋白(beta-amyloid )。直至近十年,科學家才開始探索腦脊髓液是否有干涉人體發育、大腦健康維持等作用。

來自史丹佛大學的神經科學家 Tony Wyss-Coray 教授早已推斷大腦衰老的起因與腦脊髓液有關,不過由於腦脊髓液循環為封閉性通道,研究太過於挑戰性,因此轉戰血液研究。2014 年 Wyss-Coray 帶領其研究團隊使用十分複雜且困難的方法,將年輕小鼠縫合至中年小鼠上,使兩者血管融合以形成一迴路,並發現中年小鼠在引入年輕血液後,其記憶力與學習能力接受到顯著改善。

不過研究團隊卻無法利用大腦執行類似實驗,因任何微小的錯誤都可能引血液入腦脊髓液腔中,進而污染腦脊髓液樣本。因此史丹佛大學博士後學生 Tal Iram 決定採用另一種作法:先小心的採集數隻年輕小鼠的腦脊髓液共約 90 毫升,將其植入老化小鼠的背部,使之在一週內緩緩流入其大腦中。

採集年輕小鼠脊髓液再將其輸入老化小鼠的背部流程圖。(圖片來源:Nature)

老化細胞引入年輕脊髓液後,增加寡突膠質細胞生成

根據先前研究顯示,當人體產生新記憶時,神經元會透過向幹細胞群發送信號以生成新的寡圖膠質細胞。然而隨著年齡漸長,此類信號會逐漸消逝,導致寡圖膠質細胞生成減少,進而導致神經元的交流變弱,嚴重者將產生記憶喪失等情況。

手術一星期後,研究團隊發現灌流年輕脊髓液的老化小鼠的記憶力回復,且海馬迴中的 270 個基因也因年輕脊髓液的灌注而產生了變化,也增加了寡圖膠質細胞(oligodendrocytes)的生成,其主要透過分泌髓磷脂以形成保護神經元軸突的髓鞘(myelin sheath)。

此外,Wyss-Coray 教授的研究團隊在研究此類信號時,更發現纖維母細胞生長因子(fibroblast growth factor)Fgf17 誘導年輕小鼠體內的寡圖膠質細胞增生的功能,且隨著年齡老化而其表現會受到抑制。

然而研究團隊指出,輸注年輕者的脊髓液並非改善記憶力的解決之道,更實際的作法應是利用小分子藥物模擬 Fgf17 的作用,才能更有效的回復記憶力,不過此藥也有待更多研究開發。

延伸閱讀:不用 DNA 複製也行?第 3 種細胞分裂模式「無合成分裂」登上《Nature》期刊

參考資料: 
1. https://www.nature.com/articles/s41586-022-04722-0

一指訂閱
接軌全球生技醫療

週週接收編輯精選文章
為你掌握全球生醫趨勢

訂閱電子報,接軌全球生技醫療