Extracellular Vesicles Derived from L-MYC Neural Stem Cells Mediate Neuroprotection in 3D Models of Chemotherapy- and Radiation-Induced Neurotoxicity

对于许多癌症幸存者来说，与疾病的斗争仅仅是第一章。即使肿瘤已经消失，那些挽救了他们生命的治疗手段——强效药物和靶向放射治疗——也可能在脑部留下隐蔽而持久的损伤。这通常表现为记忆力、注意力或思维速度方面的障碍，这种状况可能会持续数年之久。科学家们早已知道这些疗法会伤害健康的脑细胞，但研究其确切发生机制一直非常困难。传统的实验室模型通常使用扁平的细胞层，这些细胞的表现并不像人类头部内复杂的三维组织。此外，大多数现有模型依赖于动物细胞，而动物细胞并不总是能完美匹配人类的生物学特征。为了真正理解这种损伤并找到修复方法，研究人员需要一个基于人类的系统，能够模拟大脑真实的架构，从而让他们能够在一种类似于人体环境的设置中，观察损伤如何发生并测试潜在的疗法。

在最近的一项研究中，科学家们通过在实验室培养皿中构建微型三维人类脑组织，填补了这一空白。他们从一种特定类型的干细胞开始，这类干细胞是能够转化为多种不同细胞类型的未成熟细胞，并将它们生长在一种厚实的凝胶状物质中，这种物质会迫使它们组织成复杂的结构。这个过程自然地产生了一系列神经元（负责发送信号的细胞），以及星形胶质细胞和少突胶质细胞（负责保护和绝缘神经元的支持细胞）。这创造了一个微小的、活性的、人类神经组织片段，研究人员可以将其作为实验平台。随后，他们将该组织暴露于两种常见的癌症治疗手段：一种名为甲氨蝶呤的化疗药物和电离辐射。正如预期的那样，这两种治疗都造成了显著的伤害。神经元失去了它们复杂的树突分支形状，支持细胞的数量也减少了，这模拟了患者遭受治疗相关认知能力下降时所见的损伤。

研究人员随后提出了一个问题：这种损伤是否可以逆转。他们没有添加新细胞（因为这带有排斥反应或肿瘤生长的风险），而是测试了一种利用原始干细胞释放的微小气泡——即细胞外囊泡——进行的无细胞疗法。这些囊泡充当天然的递送包裹，在细胞之间传递信息和物质。当受损的脑组织接受这些囊泡治疗后，损伤开始愈合。神经元开始恢复其复杂性，支持细胞的数量也得到了恢复。为了了解细胞内部发生了什么，团队分析了组织的遗传活动。他们发现，辐射触发了一种混乱的反应，激活了与炎症、DNA损伤和细胞应激相关的基因。然而，在接受囊泡治疗后，这些有害的遗传程序被抑制了，组织恢复到了更健康的状态。

这项研究表明，这种由人类干细胞制成的新型三维模型是研究癌症疗法如何伤害大脑以及如何修复此类损伤的一种可靠方式。它表明，来自这些干细胞的微小囊泡可以作为一种强大的无细胞疗法，来恢复受损脑组织的平衡。虽然这项工作是在实验室环境下进行的，尚未在人体上应用，但它提供了一条清晰的前行路径。通过证明这些囊泡可以平息由辐射和化疗引起的压力和炎症，研究人员已经确定了一个极具前景的候选方案，用于未来的治疗，有望帮助癌症幸存者保护他们的大脑免受挽救生命的疗法所带来的副作用。