横断损伤的中枢神经系统神经元轴突目前可以被诱导再生，多途径的治疗可以重新激活潜在的生长程序，并提供趋化性生长因子。类似地，将未成熟的神经祖细胞移植到SCI病灶中可以吸引宿主神经元轴突进入病灶，并可以将其轴突伸出病灶，在整个中枢神经系统中广泛生长。然而，尽管通过这些和相关的方法实现了广泛的轴突再生，但功能的可重复性恢复仍然难以实现，这表明恢复神经功能的基本机制尚未确定。功能的恢复是否需要针对特定的神经元，并使这些神经元的轴突再生，而不是简单地跨越病灶，而是引导它们到达其自然的目标区域。为了解决这个问题，作者研究了脊髓中的神经元亚群，在严重但不完全的SCI中它们可以中继脊髓上的指令来修复行走功能。来自瑞士洛桑大学医学院神经外科的Jordan W Squair等猜测，在不完全性SCI中，神经元亚群轴突再生通过解剖上完全性损伤区域不能改善功能恢复，而趋化和引导这些神经元的轴突到达其在腰髓中的远端自然靶区将介导功能的实质性恢复，研究结果于2023年9月在线发表在《Science》上。

为了鉴定投射到腰段脊髓的神经元亚群，作者将编码增强型绿色荧光蛋白（eGFP）融合核膜蛋白KASH的重组腺相关病毒2（rAAV2）注射到未损伤小鼠的腰段脊髓（图S1A）。该策略结合了荧光激活的细胞核分选与投射特异性神经元亚群的单核RNA测序（snRNA-seq）技术，标记和识别了在整个中枢神经系统中直接投射到腰髓的神经元的细胞核，包括胸正中的脊髓中的假定中继神经元（Fig S1A）。

为了测试这种可能性，作者改编了先前建立的再生策略，该策略利用了三种再生机制。首先，通过病毒过表达骨桥蛋白（Spp1），胰岛素样生长因子1（Igf1）和睫状神经营养因子（Cntf）（AAV-OIC）（41），重新激活位于SCI上方的神经元的内在生长能力。其次，作者用成纤维细胞生长因子2 （fibroblast growth factor 2，FGF2）和表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）的时间延迟递送诱导病灶内轴突生长支持基质的形成。第三，将胶质源性神经营养因子（GDNF）的生物材料储存库作为损伤下方的趋化剂。

图1. 脊髓自然修复过程中神经元的转录鉴定。

图2. SC^{Vsx2：：Hoxa7：：Zfhx3→lumbar}神经元的投射和连接特征。

图3. SC^{Vsx2：：Hoxa7：：Zfhx3→lumbar}神经元的轴突是解剖完全性SCI后恢复行走所必需的。

在该研究中，作者研究了解剖性完全性脊髓损伤后功能恢复的程度，这将需要靶向的特征神经元，并从这些神经元中再生轴突，而不仅仅是跨越病灶，而是引导它们到达它们的自然目标区域。为了解决这个问题，作者首先研究了胸段脊髓中的神经元亚群的分子特征，即在不完全性SCI后通过中继脊髓上的命令来恢复行走。然后作者追踪了这些神经元的连接组，发现它们的自然投射模式延伸到腰髓尾侧的几个节段，产生行走的神经元就在那里。然后，作者使用了多种再生策略刺激这些分子特征神经元的轴突通过纤维化病变核心组织再生，并再生到病变末端的备用神经组织。该策略包括重新激活休眠的神经元内在生长程序，建立轴突通过非神经损伤核心组织生长的基质支持，并提供化学吸引作用的梯度以引导这些轴突向损伤的末端。研究表明，再生这些神经元，使其简单地跨越病灶，对步行的恢复没有影响。相比之下，使再生轴突在腰髓中对其自然靶区进行分级趋化和引导，促进了完全性SCI后步行的实质性恢复。

上述发现表明，重新建立分子定义的神经元亚群对其自然靶区的投射，对于旨在恢复丧失的神经功能的轴突再生策略来说，是一个重要的但先前未知的需求。这一认识对大型哺乳动物和人类的治疗设计具有重要的启示意义。