一种名为可溶性腺苷酸酰化酶（sAC）的酶有助于刺激发育胚胎中神经末梢的生长，并可能在未来用于再生因脊髓损伤而瘫痪的成年人中的“轴突”。

这一发现由纽约市威尔康奈尔医学院的研究团队报告，发表于上个月的《自然神经科学》期刊。

研究的高级作者、威尔康奈尔医学院药理学副教授萨米·贾弗里博士解释道：“将可溶性腺苷酸酰化酶（sAC）识别为轴突生长的关键参与者，就像在生化链中找到一个至关重要的‘缺失环节’。”

贾弗里博士表示：“有了这一新发现，我们可以开始认真研究如何将sAC直接引入受损的脊髓，我们希望它能鼓励轴突寻找重要的新连接。最终目标是开发一种治疗方法，能够防止瘫痪或恢复瘫痪个体的运动能力。”

这一发现也可能对其他因轴突生长受损而导致的疾病的治疗产生影响，例如某些发育障碍和与糖尿病相关的周围神经损伤。

sAC与威尔康奈尔医学院有着悠久的联系，早在8年前，该院的两位著名药理学研究人员乔亨·巴克博士和朗尼·莱文博士首次识别了这一酶。这两位研究者（均为当前论文的共同作者）还发现，高水平的sAC对另一种生化生长“开关”——环磷酸腺苷（cAMP）的激活至关重要。

研究的首席作者、威尔康奈尔药理学研究生吴凯伦表示：“cAMP会开启或关闭轴突生长。在胚胎和胎儿发育过程中，cAMP的水平很高。这推动新神经的生长、延伸并建立必要的连接。”

然而，成年神经细胞通常缺乏形成新连接的能力，只有微量的cAMP。

吴凯伦说：“我们知道高水平的cAMP有助于刺激发育细胞中的轴突生长。但是什么生理信号触发了cAMP的产生？这才是真正的难题。我们想知道这种新分子sAC是否存在并在神经生长锥附近活跃。”

她和贾弗里博士进行的实验发现，sAC确实存在。

研究人员观察了源自胚胎大鼠的神经细胞的发育，首先确定sAC在发育中的大鼠轴突中表达量很高。

然后，他们使用药理学和基因技术去除轴突生长锥周围的sAC。

贾弗里博士表示：“当我们去除sAC时，轴突突然停止生长。事实上，没有sAC，这些胚胎轴突开始类似于受伤成年脊髓中的轴突——这些轴突无法生长。”

相反，他们使用类似的技术过表达sAC，向神经生长锥注入大量该酶。

吴凯伦表示：“结果是：轴突生长加速。”

研究人员表示，这一发现填补了促进轴突生长的生化“指挥链”中的一个关键步骤。

他们认为其工作机制如下：

首先，促进轴突生长的蛋白质，例如一种名为netrin-1的信号分子，增强生长锥周围的钙水平。这种钙的突然增加是sAC的“启动”信号，触发cAMP的产生。高水平的cAMP向轴突发出生长可以开始的信号。

贾弗里博士解释道：“现在我们知道这一过程中的主要步骤，我们希望能够在脊髓损伤部位使用基因治疗方法进行复制。”

他团队的下一步是通过一种无害的病毒将sAC引入成年轴突，该病毒经过基因设计，能够精准定位到神经生长锥。该病毒随后将在该部位大量表达sAC。

吴凯伦表示：“希望你会获得生理相关的cAMP提升，就像发育中的轴突在胚胎中正常经历的那样。我们希望的结果是轴突再生和某种神经功能及运动的恢复。”

她表示，这些实验室实验可能在相对不久的将来开始。

最终目标是开发一种注射疗法，帮助脊髓损伤患者避免瘫痪，或帮助那些已经瘫痪的人恢复功能。

贾弗里博士表示：“我真的认为，未来会有这样的基因治疗，通过引入像sAC这样的剂量到损伤部位来刺激再生。这在事故发生后的关键时期尤其有用。”

研究人员表示，这一发现还加深了我们对健康和不健康神经发育的理解。

贾弗里博士表示：“例如，某些胎儿和儿童发育障碍与轴突生长受损密切相关。虽然我们距离有效预防或治疗许多这些障碍还有很长的路要走，但这一新发现指明了重要的新研究方向。”

该研究得到了美国国立卫生研究院、克里斯托弗·里夫瘫痪基金会、巴巴拉和斯蒂芬·弗里德曼奖学金基金、美国糖尿病协会、赫希尔·威尔-考利尔信托基金和艾利森医学基金会的资助。

共同作者包括来自纽约市威尔康奈尔医学院的乔纳森·H·齐平、戴维·R·赫伦、玛格丽塔·卡门茨基和乌尔里希·亨斯特。