許多人熟悉克里斯托弗·裡夫的故事，這位演員在同名熱門電影中扮演超人。1995年5月，在參加馬術比賽時，裡夫從馬背上摔了下來，撞到地面時嚴重損傷了他的脊髓。
瞬間，裡夫變成了四肢癱瘓者——頸部以下癱瘓。他被限制在輪椅上，甚至無法在沒有機器的情況下呼吸。儘管如此，在九年時間裡——直到2004年10月去世——他一直倡導呼籲加大對脊髓修復的研究。儘管他付出了努力，但進展緩慢。
對進展的需求比大多數人意識到的要大。在美國，每年有 11,000 人癱瘓。目前美國有超過 20 萬脊髓損傷患者，具有諷刺意味的是，這個數字一直在增長，原因是受傷後最初幾個小時的急救護理得到改善；過去會因外傷死亡的人現在活了下來。約 60% 的受害者是男性，60% 的人是在機動車事故或體育運動中受傷，超過 40% 的人年齡在 30 歲以下。所有人都面臨著終生幾乎無法恢復任何功能的境地，許多人因器官退化和感染等併發症而過早死亡。
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然而，最終，科學為脊髓和大腦中的神經細胞有朝一日可以再生提供了希望的曙光。在幾項研究中，脊髓受傷的大鼠已經恢復了一些運動能力，少數甚至可以再次行走。猴子也恢復了。專家現在表示，即使是人類神經也基本上可以修復。這個訊息引起了患者和科學家的極大樂觀，但關於再生如何發生以及如何將這些機制轉化為可靠療法的知識才剛剛開始變得清晰。
阻止障礙
脊髓大約有手指那麼粗，包含數百萬條神經纖維，這些神經纖維驅動著大量的身體功能，包括肌肉控制和感覺處理。損傷不僅僅會導致手臂和腿部癱瘓；受害者還會失去對膀胱和腸道的控制，停止感覺皮膚疼痛並喪失性功能。對於許多截癱患者來說，能夠再次感覺到事物幾乎與能夠行走一樣重要。
人們一直認為，大腦和脊髓（統稱為中樞神經系統 (CNS)）中的神經元不會再生，這是絕對真理。這種現象讓神經科學家感到沮喪，因為身體其他部位的斷裂神經可以重建連線。然而，近年來，改進的醫療技術表明，脊髓被切斷後，神經細胞確實開始伸出新的手指，稱為軸突，它可以將訊號跨越間隙傳遞。然而，幾乎立即，一種蛋白質附著在試圖生長的神經元上，並最終停止了這個過程。科學家們將這種蛋白質稱為 Nogo。
Nogo 也存在於大腦中，最近也在周圍神經系統的某些部位被發現。專家們推測，這種分子剎車可以防止一旦中樞神經系統成熟後神經細胞不受控制地生長，以此作為穩定複雜網路的一種方式。
研究人員仍然需要證明 Nogo 的罪責。這項努力的領導者之一是蘇黎世大學腦研究所神經形態學負責人馬丁·E·施瓦布。在 20 世紀 90 年代中期，施瓦布開發出一種抗體，它可以與 Nogo 結合，使其無法附著在神經元上並阻止軸突生長。施瓦布部分切斷了幾隻大鼠的脊髓。然後，他在皮膚下植入一個泵，將抗體穩定地注入損傷部位幾周。顯微成像顯示，損傷部位的間隙處有一條細細的神經組織束橋接。行為測試表明，大鼠的運動方式與其他沒有脊髓損傷的大鼠相似。施瓦布說，它們游泳、在杆子上保持平衡、伸出手去拿食物和爬繩子。
2000 年，獨立的科研小組同時宣佈，他們已經找到了促使人類 Nogo 產生的基因。透過克隆這種 DNA，他們能夠產生針對它的抗體。主要的製藥公司注意到了這一點；葛蘭素史克公司參與了一個發現小組，2001 年，諾華公司獲得了施瓦布抗體配方的權利。
然而，一些科學家懷疑製藥行業是否真的有興趣幫助截癱患者。《科學》雜誌上的一篇文章指出，對於公司來說，患者太少——市場太小——無法證明開發商業藥物的鉅額費用是合理的。該雜誌認為，公司對 Nogo 抗體感興趣，可能是為了治療影響大量人群的神經系統疾病，例如中風或帕金森病，這些疾病涉及大量中樞神經系統神經元的死亡。
阻止對接
其他科學家正在尋找替代解決方案。耶魯大學的神經生物學家斯蒂芬·M·斯特里特馬特沒有試圖束縛 Nogo，而是尋找一種方法來阻止神經細胞上 Nogo 對接的埠或受體。2001 年，他確定了受體以及 Nogo 分子上使其能夠對接在那裡的凸起形狀。該凸起或片段是一個肽分子，斯特里特馬特設法人工合成了它。目標是透過用合成肽填充受體來封閉受體。
為了測試這種方法，斯特里特馬特透過插入動物脊柱的導管，在四周內將肽施用於大鼠的脊髓損傷。斯特里特馬特說，許多神經纖維確實重新生長出來，而且大鼠的行走能力比不接受治療時更好。
下一階段的工作將是調查此類化合物在人體中是否安全有效。對接阻止劑可能具有一個優勢：斯特里特馬特和其他人最近發現證據表明，除 Nogo 之外的其他蛋白質也停靠在 Nogo 受體中並阻礙軸突生長；因此，僅削弱 Nogo 可能不會讓軸突自由再生。一種疑似蛋白質是髓磷脂相關糖蛋白，存在於絕緣軸突的髓磷脂鞘中。另一種是少突膠質細胞髓磷脂糖蛋白。阻止 Nogo 受體可能阻止所有三種——至少在理論上是這樣。
限制損傷
諸如 Nogo 之類的物質並不是阻止斷裂的脊髓重新連線在一起的唯一因素。再生也受到身體其他有益努力的阻礙，這些努力旨在保護傷口部位。斷裂或壓碎的神經會引起大規模的炎症反應。它會導致液體填充間隙並使周圍組織膨脹，切斷受傷細胞周圍完整神經元的血液供應，用壓力壓碎神經細胞，並釋放各種信使分子，從而促使神經元中的細胞死亡。最終結果是神經間隙擴大。然後，疤痕組織開始形成以封閉傷口。由緻密的鏈狀分子製成的疤痕組織對新的軸突生長構成不可逾越的障礙。
倫敦國王學院的伊麗莎白·布拉德伯裡可能已經找到了一種用一種稱為軟骨素酶 ABC 的分子彎刀來清除這種灌木叢的方法。這種細菌酶可以去除蛋白聚糖中的糖，從而溶解它們。布拉德伯裡部分切斷了大鼠的脊髓，然後立即用軟骨素酶 ABC 處理受傷區域。這種物質發揮了作用。透過顯微鏡，她可以看到損傷部位的神經細胞正在建立新的連線。兩週後，接受治療的大鼠幾乎與未受傷的對照組一樣行走良好。未接受治療的大鼠則慘敗。
為了改進此類物質的遞送，紐約州立大學上州醫科大學的丹尼斯·J·斯特爾茨納將酶包裝在可生物降解的奈米球中，並將它們注射到損傷部位。正如他在 2004 年 10 月的神經科學學會年會上解釋的那樣，奈米球會隨著時間的推移而降解，逐漸釋放其內容物。這意味著可能只需要單次注射即可治療傷口，而不是多次注射，每次注射都有進一步損傷和感染的危險。
刺穿疤痕
疤痕組織問題或許也可以透過另一種方式克服。早在 1985 年，現任倫敦大學學院的傑弗裡·萊斯曼就發現了嗅覺系統（嗅覺）的獨特特徵。與其他神經細胞不同，大多數嗅覺神經元在受損時可以自發再生——例如當我們感冒或嗅到強溶劑時。萊斯曼發現，新發芽的神經纖維被嗅鞘細胞 (OEC) 包圍，這是一種在身體其他部位都找不到的特殊細胞。隨著時間的推移，萊斯曼的團隊設法從大鼠身上培養出 OEC，並將它們移植到脊髓被部分切斷的大鼠的損傷部位。
透過顯微鏡，萊斯曼可以看到 OEC 緊密排列，在切斷的脊髓神經的兩端之間形成橋樑。新的軸突開始沿著這個支架生長，直到它們穿過間隙。絕緣髓磷脂鞘也開始沿著新生神經形成。結果，齧齒動物再次能夠用前腳抓住食物並進行復雜的運動活動，例如攀爬。在後續實驗中，萊斯曼表明，即使在損傷發生後兩到三個月應用該療法，該療法也可能成功。現在有幾個實驗室正在研究嗅鞘細胞。
其他型別的修復可能有助於恢復某些身體功能，例如對膀胱和腸道的控制。超過一半的脊髓損傷是部分損傷；許多神經纖維或多或少保持完整，但由於損傷性創傷和炎症，它們失去了髓磷脂鞘。沒有絕緣層，神經不再能正常傳導電訊號。
稱為少突膠質細胞的細胞負責在中樞神經系統中產生髓磷脂。加州大學歐文分校的神經生物學家漢斯·基爾斯泰德現在正試圖誘導它們恢復損傷部位的絕緣。一種有爭議的工具是胚胎幹細胞，它可以發育成人體內幾乎任何型別的細胞。基爾斯泰德正在使用特殊的培養技術將它們轉化為少突膠質細胞的前體，稱為少突膠質細胞祖細胞。在早期測試中，在損傷發生七天後將這些細胞注射到大鼠的脊髓中，導致八週後部分恢復運動功能。基爾斯泰德在 2004 年 10 月的神經科學會議上指出，這些齧齒動物沒有踢足球，但它們做得非常好。
虛假的希望
另一組在受傷後 10 個月才接受祖細胞的大鼠沒有出現任何恢復。基爾斯泰德推測疤痕組織阻止了髓鞘再生。結合使用嗅鞘細胞和祖細胞的聯合療法可能會奏效。
然而，當提到這些想法時，蘇黎世的施瓦布指出，其他嘗試結合不同治療方案的研究人員的結果令人沮喪。他說，即使在動物試驗中，聯合療法也被證明極其複雜。
這個赤裸裸的事實凸顯了脊髓研究的一個令人不安的方面：其中大部分研究都是在公眾關注下進行的，這可能會影響科學家過早地在人類身上嘗試未經證實的療法。施瓦布認為，在過去的 30 年裡，對截癱患者進行了一些可疑的實驗。他補充說，在大多數情況下，科學基礎還很簡陋。過早嘗試治療不僅會引發虛假的希望，還會因新的神經通路造成幻痛，從而導致不正確的連線。
施瓦布堅持認為，研究人員應遵循經過檢驗的醫療實驗常規：首先在實驗室細胞培養物中進行測試，然後在齧齒動物中進行測試，然後在靈長類動物中進行測試，最後才在人類中進行測試——瞭解益處和副作用。其他人補充說，齧齒動物的成功可能不會導致人類的成功；物種在各個方面都存在巨大差異，從脊髓的大小到它們的行走方式。然而，在猿類等靈長類動物身上進行測試是存在爭議的，猿類比大鼠更類似於智人。例如，必須對靈長類動物的脊髓進行切開，如果試驗治療失敗，可能會導致動物癱瘓。
然而，沒有這種中間步驟，就無法實現向人類的飛躍。施瓦布的最新研究可以作為典範。繼他在大鼠身上進行的有希望的 Nogo 抗體測試之後，他轉而研究恆河猴。對它們的脊椎進行深度切割導致動物一側癱瘓，它們幾乎無法使用一隻手。治療七週後，它們的靈活性顯著恢復。施瓦布指出，它們開啟抽屜，抓住食物——幾乎像健康的猴子一樣。
由於猴子沒有表現出副作用，施瓦布現在將在分散的研究中心對眾多截癱患者測試 Nogo 抗體，部分原因是讓其他科學家可以監督結果。施瓦布不期望奇蹟發生，即使只是恢復膀胱控制和性功能等關鍵功能，他也會欣喜若狂，因為這些功能只需要少量重新連線的神經通路即可。
正如他們傳送給施瓦布辦公室的信件和電子郵件中所證明的那樣，癱瘓患者所期待的只是這種簡單的進步。當他解釋給定實驗中改善的可能性不大（如果有的話）的殘酷真相時，他並沒有在他們身上看到太多失望。他說患者並沒有期待奇蹟，因為他們意識到情況很複雜。但在沉默了這麼多年之後，他們中的大多數人都很高興知道今天有人在認真研究療法。至於具體結果，他們傾向於考慮下一代。
（作者）
烏爾裡希·克拉夫特是Gehirn & Geist的編輯。