科学家们在脊髓损伤研究方面取得了重大突破，创建了一个详细的细胞和分子过程地图，涉及瘫痪的相关机制。由格雷戈尔·库尔廷（Grégoire Courtine）及其团队领导的开源项目“Tabulae Paralytica”，结合了先进的细胞和分子映射技术与人工智能，追踪脊髓损伤（SCI）后每个细胞发生的复杂分子变化。这项突破性的研究不仅识别出一组对恢复至关重要的神经元和基因，还根据其发现提出了一种成功的基因治疗方案。
EPFL的科学家们通过开源项目“Tabulae Paralytica”在脊髓损伤研究中取得了重大突破。格雷戈尔·库尔廷和他的团队使用了先进的细胞和分子映射技术以及人工智能，研究脊髓损伤（SCI）后每个细胞中发生的复杂分子过程。他们的研究发表在Nature上，不仅识别出一组对恢复至关重要的神经元和基因，还提供了前所未有的瘫痪细节。治愈脊髓损伤几乎是不可能的，使得这一突破具有重要意义。人类脊髓非常复杂，由机械、化学和电气成分组成，这些成分协同工作，产生和调节各种神经功能，例如行走。这种复杂性使得治疗脊髓损伤引发的瘫痪极具挑战性。然而，所提议的基因治疗在解决这一问题上显示出了希望。虽然标准成像和映射技术提供了对SCI相关细胞过程的广泛视角，但缺乏精确性使得理解个别细胞类型的独特角色和反应变得困难，从而使开发能够有效应对特定细胞动态的靶向治疗非常具有挑战性。
“我们这项研究的目标是革命性地改变对脊髓损伤的生物学理解，”库尔廷解释道。“通过提供对脊髓损伤小鼠细胞和分子动态的高度详细理解，构成‘Tabulae Paralytica’的四个细胞图谱为填补我们知识中的一个长期空缺做出了重要贡献，这将促进更有效的治疗和改善瘫痪恢复的进程。”
基于对瘫痪过程中复杂细胞过程新理解的初步治疗是一种靶向特定基因的基因治疗。该疗法与EPFL神经X教授伯纳德·施耐德（Bernard Schneider）合作开发，基于一个关键发现：研究人员发现，年长动物中一种称为星形胶质细胞的支持细胞失去了对损伤作出反应的能力。
“在过去的一个世纪中，人们普遍认为星形胶质细胞妨碍神经修复。我们的研究提供了进一步支持相反观点的证据。”安德森说。“这在我们对脊髓损伤及潜在治疗策略的理解上是一个重要的进步。”研究还表明，这些细胞的保护作用可以被利用于治疗目的，可能导致修复脊髓损伤的新方法。将Vsx2神经元识别为促进恢复的关键因素代表了一个重大突破，为神经回路重组提供了更精确的理解。这一发现为脊髓损伤的研究和创新治疗方案的发展开辟了新的途径。
EPFL的一项研究，由主要作者乔丹·斯奎尔（Jordan Squair）领导，开发了一种基于啮齿动物模型创建脊髓损伤详细地图的新方法。研究人员利用两种先进技术，能够检查单个细胞的基因组，并绘制出这些细胞的位置，以更好地理解如何修复脊髓损伤。第一种技术，单细胞测序，允许对数百万个脊髓细胞进行详细分析。第二种技术，空间转录组学，提供了对这些细胞空间分布的洞察。这些创新方法有潜力推动脊髓损伤治疗的显著进展。常规活动的发生扩展了整个脊髓的地图，保留了不同细胞类型之间空间上下文和关系。
新数据庞大，以至于需要专门开发新型的机器学习技术来利用其复杂性。这种计算方法利用人工智能，不仅绘制了单个细胞的即时基因反应，还将这些反应置于脊髓的物理和时间背景中。
“我们现在有了一张详细的地图，不仅展示了哪些细胞参与其中，还展示了它们如何相互作用并随着时间的推移发生变化。”斯奎尔解释说，理解损伤和恢复过程对于开发针对特定细胞和不同损伤的独特修复需求的定制治疗至关重要。这为更有效和个性化的治疗铺平了道路。
“Tabulae Paralytica”在SCI研究中是一个重要的里程碑，它将科学洞察与技术创新相结合，为理解和治疗SCI开辟了新的视野。尽管该研究使用的是啮齿动物模型，但根据库尔廷及其团队的说法，所得洞察预计将转化为临床应用。在过去的十多年里，该领域取得了显著进展。
