近日，浙江省肿瘤医院/浙江大学教授张宏团队、复旦大学教授田梅团队联合在《自然—通讯》杂志上发表了人神经前体细胞（hNPCs）的重要研究成果。该研究基于一种新型神经分化策略，构建BLI/PET/MRI多模态影像技术，实现了对前脑人神经前体细胞分裂、分化、突触整合及治疗效果的全程可视化监测，证实前脑人神经前体细胞在皮层缺血性脑卒中的多重治疗价值，为皮层缺血性脑卒中的干细胞临床转化提供了关键技术支撑。

论文通讯作者张宏介绍，缺血性脑卒中作为危害人类健康的重大疾病，每年在我国新增病例超过200万，约50%~70%的幸存者遗留偏瘫、失语等严重功能障碍。神经元和突触作为脑内信息存储、传递和处理的结构基础，是大脑发挥正常功能的根本保证，而缺血性脑卒中由于大量脑实质细胞的死亡存在明显的神经元和突触丢失。因而，补充替代丢失的神经元并修复受损突触及神经回路，被视为改善缺血性脑卒中神经功能障碍的长期目标。传统药物治疗、康复疗法等手段能在一定程度改善脑缺血相关症状，但无法从根本上挽救已经坏死的脑实质细胞，因此临床上迫切需要寻找更为有效的治疗手段来实现卒中后的神经元补充和功能恢复。

论文通讯作者田梅说，人神经前体细胞（hNPCs）能够大量分化为具有不同表型的神经元，在缺血性脑卒中的神经元替代、突触再生及神经环路重建方面展现出巨大优势。然而，人神经前体细胞移植治疗缺血性脑卒中仍存在以下两大关键问题：人神经前体细胞分化耗时长，需要实现移植人神经前体细胞的快速成熟与高效整合人神经前体细胞在体修复机制不明，缺乏有效的移植后在体生物学示踪方法。

研究团队通过双重抑制SMAD信号通路，结合维甲酸及多种小分子抑制剂的协同作用，成功诱导人类诱导多能干细胞（iPSCs）分化为FOXG1阳性的高纯度前脑hNPC，与传统分化方法相比，可提前2-3周达到成熟水平。

基于此，研究团队创新基于生物发光成像（BLI）的干细胞在体动态示踪技术，对移植细胞进行长达48周的长期动态示踪。结果发现，前脑人神经前体细胞在移植后11周仍保持大量存活，且单细胞核测序结果显示80%以上的移植细胞在11周后分化为皮层神经元。进一步研究揭示，移植细胞能够促进脑缺血后的突触再生修复与梗死灶代谢恢复。

研究团队进一步通过免疫电子显微镜和膜片钳电生理技术，在纳米级分辨率下验证了移植的前脑人神经前体细胞可与宿主大脑高效建立兴奋性和抑制性突触连接（83%为兴奋性突触）；移植干细胞可接收宿主多个脑区的神经投射，实现全脑尺度内的神经环路重建。行为学研究显示，移植人神经前体细胞能够有效改善脑卒中大鼠受损的躯体感觉和运动功能。

浙江大学博士后（现杭州市第一人民医院放射科医生）何晓为该研究的第一作者。该研究得到国家自然基金委重点项目和国家重点研发计划“干细胞研究与器官修复”专项资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60187-5