現今神經再生研究之概況
從可不可能的懷疑到條條通羅馬的希望之道
文◎鄭宏志 2005/1/30
台北榮總神經醫學中心神經再生科主任
國立陽明大學外科副教授
電 話:(02)28712121 ext 2753
電子信箱:hc_cheng@vghtpe.gov.tw

  神經再生為神經醫學的一個重要課題,百年以來,中樞神經(見註:1)損傷後無法再生的難題,雖歷經許多前輩神經科學家不斷的研究,仍無法突破此一瓶頸。病患在遭遇腦損傷、中風、脊髓損傷等中樞神經傷害後,無法復原而造成終身殘障,如半身不遂、下肢或四肢癱瘓等。本人在過去十幾年來努力研究的成果於 1996 年在科學雜誌 (Science) 發表文章後,有關脊髓損傷及修復的發展便邁入了新的里程碑,刺激了全世界神經科學家的興趣,因而帶動現今這方面的研究,無論質和量都較 96 年以前增加了十倍之多。

神經再生的重建之道
  神經再生的重建之道,其範圍大略分為四方面:

第一方面:
   即本人十餘年來所主要從事的,神經徑路(見註:2)截斷後如何再接通的課題。本人在 1996 年發表在科學雜誌 (Science) 上的文章即是利用周圍神經加上含有生長素(見註:3)的組織膠(見註:4),以及自行研發的鋼環固定方法促使中樞神經再生且有功能性的恢復。動物在手術數週之後便有復原的徵兆,二至三個月後與無修復的對照組相比,具有明顯的後肢功能恢復;在形態學上,以神經追蹤劑檢查顯示有再生的證據。目前我們正延續動物實驗的結果,開發適合人類的修復技術,積極進行人體試驗當中,初期的人體試驗結果相當良好,並沒有發現任何副作用,且病人的神經功能有明顯的改善,此舉將帶動國際醫學上更長足的進步。這項研究除了使用自體神經移植的顯微神經外科技術外,還牽涉到基因科技,如生長素製造、純化、應用以及涉及史旺細胞(見註:5)與生長素間的交互作用下新分子形成之測定等新科技。另外,最近幾年嗅神經包被細胞(見註:6)的培養及移植也廣受注目,由於嗅神經的包被細胞作用與史旺細胞相近,且有更突出之處,因此嗅覺神經包被細胞的培養也列入徑路連接研究中很熱門的項目,目前台北榮總神經再生實驗室也正進行此類實驗。根據國際間的研究結果顯示,在移植區加入此類細胞後,對於中樞神經的再生有明顯的幫助。

第二方面:
   有關於中樞神經損傷後,為了減少或預防徑路及神經細胞死亡所做的神經保護措施(見註:7)。歷來已有許多研究單位及藥廠投入大筆資金及人力開發。在這一方面,目前比較確定有療效的方法是高劑量類固醇的治療但必須在損傷後的 24 到 48 小時內使用,對於減少神經細胞死亡及功能喪失有相當明顯的效果。除此而外,其他的神經保護劑也正在開發當中,但是除類固醇外,目前還沒有發現任何在臨床試驗上證明為有效的藥物,雖然國際間近年來也進行不下 20 項有關神經保護劑的臨床實驗,但至今為止卻沒有一項成功。不過在這一方面,本實驗室正在開發自行研發的新型神經保護劑,希望對於早期預防及減少神經組織死亡能夠有所裨益。

第三方面:
   神經細胞死亡以後,如何補充神經細胞的問題,這方面牽涉到神經細胞的移植。此類實驗可以分為幹細胞(見註:8)移植及其他神經細胞的移植。而幹細胞可來自胚胎,或從成年人的細胞經過轉分化(見註:9)變成。目前這方面的研究在最近幾年有相當令人振奮的突破,包括發現在成年中樞神經仍存有幹細胞的事實,即在成年大鼠的中樞神經內有神經幹細胞存在的證據,這些細胞會分裂與分化成神經元及神經膠質細胞。雖然如此,這些細胞的數目不夠,而且不能夠發揮足夠的功能。另外一項技術上的突破是從血液、骨髓等間質組織轉分化形成幹細胞的科技已經逐漸成熟。最近兩年,以骨髓、血液或其他的組織經過誘導的方式可以產生神經細胞的報告如雨後春筍般的出現,這樣的轉變令我們對於神經幹細胞的應用有相當大的想像空間,目前台北榮總也正積極進行這方面的研究。至於源於胚胎的幹細胞移植已在美國進行人體試驗,但其具體效果有限,且在人體試驗方面,由於胚胎幹細胞在分化上非常原始,這些幹細胞最後會分佈到何處,變成什麼細胞的情況還不是很明朗,且有形成腫瘤的疑慮。所以,對於這些分化後的細胞是不是能夠移動到適當的位置,產生適當的功能,及產生適當的連接促成神經功能的恢復,仍必需做進一步的確認。總之,這方面的研究必須做更多的動物實驗才可以進行到人體試驗。


主要論文「成鼠脊髓截癱後的修復–後肢部份功能復原」,發表於 1996 年 7 月雜誌(經部份修飾)

第四方面:
   神經輔助裝置及新復健器材的開發,包括神經輔助電刺激器,如電子眼耳、中樞神經刺激線圈、週邊神經刺激線圈(包括膈神經刺激器及膀胱刺激器)及肌肉刺激線圈的開發。這些線圈可以在沒有生物性再生的情況下提供,並補足功能上的不足或加強已再生之神經功能的復原。另外利用磁波刺激對於神經功能的進步與改善是新興的科技,如利用磁波刺激於脊髓可改善病患排便、排尿功能及呼吸功能,在這方面本實驗室正跟美國 UC Irvine 共同進行研發。新的復健器材可以改善神經功能,包括利用虛擬實境的電子手套或腳套來幫助病人復健功能的改善,這方面我們正積極地進行當中。另外對於行走懸吊系統的運用以及上肢手部操作之復健的運動開發也都正在積極進行當中。


刊登於法國 Science and wie 雜誌之脊髓修復技術圖解 (圖經部份修飾)

  因此整個神經再生的工作,包含的領域甚廣,從分子生物學到生理學、藥理學、復健醫學、神經外科、神經內科、眼耳鼻喉科、泌尿科、大腸科甚至精神科以及醫學工程,各方面都包括,必須形成一個分工合作的團隊來促成全面的進步。最終這些研究的結果將應用在病人身上,嘉惠病患,使他們早日脫離損傷以後所造成的痛苦,重新回到正常的生活。

註:【專有名詞解釋】

  1. 中樞神經及周邊神經 (CNS and PNS) :
    中樞神經指腦及脊髓的神經;周邊神經指從中樞神經生長出來的神經,例如腦神經、負責手腳運動、感覺的神經以及負責自主功能的神經。

  2. 神經徑路 (Neural Tracts) :
    在中樞神經包括腦及脊髓裡面,負責傳遞感覺、運動神經訊息功能的徑路,叫做神經徑路,在作用上很類似傳遞電話、電訊訊息的電纜線。

  3. 生長素 (Growth Factor) :
    並不是指賀爾蒙生長激素 (growth hormone) ,而是指由細胞所產生出來之不同大小的蛋白質分子,經過細胞合成之後,具有影響本身的細胞或其他細胞的生存、代謝、分化及其他生理功能的作用,稱之為生長素。由於目前生物科技快速的發展,已知的生長素有 100 多族以上。

  4. 組織膠 (Tissue Glue) :
    是人體血漿中的一些凝血物質,經過分離純化後所製造出來的生物膠,此生物膠具有可吸收性且不為人體所排斥。

  5. 史旺細胞 (Schwann Cell) :
    史旺細胞為包覆在周邊神經軸突(傳遞生物電訊的神經軸突)周圍形成髓鞘的細胞,為神經訊息傳導所必須的絕緣體。

  6. 嗅神經包被細胞 (Olfactory Ensheathing Cell) :
    類似史旺細胞之作用,形成嗅覺神經絕緣物質的細胞。

  7. 神經保護措施 (Neuro-protection) :
    為預防或減少神經細胞死亡的保護措施,包括降低細胞遭受刺激性、毒性物質的侵犯,減少自由基侵犯細胞,以及氧化?之阻斷等。

  8. 幹細胞 (Stem Cell) :
    在人類胚胎或類似胚胎的組織中,可以分化為許多種組織的原始細胞稱為幹細胞。而神經幹細胞就是幹細胞經分化後成為神經系列的祖宗細胞,神經幹細胞可以繼續分化為神經膠質細胞以及神經元。

  9. 轉分化 (Trans-differentiation) :
    指細胞由一系列經過影響基因操作轉至另一系列分化,如由血球細胞轉成神經細胞,或由神經細胞轉成血球。

  10. 間質組織 (Mesenchymal Tissue) :
    屬於胚胎中胚層的組織。
2005/01/30

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資料收集整理: 新竹市脊髓損傷者協會 戚啟禮

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