韩鸿宾团队在脑细胞微环境成像技术上取得突破

韩鸿宾团队在脑细胞微环境成像技术上取得突破

  北京大学第三医院放射科韩鸿宾教授课题组在脑成像技术上取得突破,实现了脑细胞外间隙内组织液流动的实时、动态、可视化成像与定量分析,该技术是目前唯一可实现在全脑范围内对脑组织液流动进行三维可视化测量的方法,2013年初获中国国家发明专利授权,目前已进入国际美国等国家阶段。

  韩鸿宾介绍,百余年来,脑科学以西班牙病理学家卡哈尔的“神经元学说”为核心理论根基,辅以“突触学说”,在电生理、膜片钳、遗传和功能成像等技术的支撑下不断发展,在神经元的认识上成绩斐然。然而,从临床神经病学的角度来看,并没有任何实质性的突破和进展,脑卒中、阿尔海默滋病等脑病依然如故的摧残着人类的健康与尊严;人类认知、记忆、情感依然是未解之谜。究其原因,韩鸿宾认为,以西方科学体系为根基的脑科学研究存在认识上的盲区和漏洞:脑细胞生存的微环境。脑细胞生存的微环境是指脑细胞外间隙及其内容物,如脑组织液。即使最权威的海外解剖学专著中对脑细胞外间隙的描述也只有短短几行的介绍,而国内神经科学专著或神经疾病著作中基本没有提及。然而,近期的研究结果表明,脑细胞外间隙占据在活体脑容积的15-20%。尽管脑科学发展了110多年,但受圄于神经元学说的藩篱效应,科学家们针对神经元进行了系统而深入的研究,而对于神经元微环境的解剖和生理缺少最基本的认识,神经元所存在的微观环境在认知、脑病发生发展中的作用与机制研究也是一片空白。也就是说,当我们对脑的容积还有20%尚没有最起码的认识和了解时,脑科学的实质性突破是无法真正实现的,美、欧、日耗巨资启动的第一轮脑科学计划,在认知疾病与脑病上没有取得任何实质性的进展,这本身就是对目前脑科学研究存在的问题的最好说明。

  人们对脑微环境认识的局限性源于以往测量技术的限制和障碍,无论目前最为成熟的压力引射离子(RTI-TMA+)技术,还是双光子成像技术,都只能探测到脑内非常局限或表浅的区域(最大仅可达到200微米的范围),韩鸿宾团队发明的专利技术为该难题提供了解决方案。应用该技术,韩鸿宾课题组发现了脑微环境中脑组织液的引流“下水”通道是分区、分隔引流的,也就是不同脑区脑组织液的引流被局限在各自相对固定的“疆域”范围,并且各引流区内组织液的引流速率各不相同,而这些引流分区的划分与以往各类脑解剖分区都不重叠。依据上述科学发现,韩鸿宾课题组进一步发明了较美国军方所拥有的脑局部对流增强给药专利技术更加微创、高效的给药新方法:简单扩散给药(simple diffusion delivery,SDD)。应用该技术已成功“复活”了被国外宣布无效的神经保护药物胞二磷胆碱,利用脑细胞外间隙作为给药途径,采用极微量胞二磷胆碱就实现了脑缺血性卒中神经元的预防性保护作用,并且,课题组近期也已证实采用该技术的脑局部微量药物化疗就可实现胶质瘤的有效治疗。

  韩鸿宾强调,重视脑微环境研究将是对神经元学说的重要补充,只有当我们对全脑的整个物理空间的解剖和生理都认识全面的前提下,脑病发生、发展的机制才会明晰,其治疗的突破才有基础与可能,届时,人类认知、情感和记忆之认识也将进入一个全新的阶段。

(宣传部 傅冬红)

编辑:玉洁