跳舞容易患上运动神经元吗?

让瘫痪患者可以重新独立行走,无疑是医学界长期追求的目标。几十年来,科学家一直被缺乏自我修复能力这一难题所困扰,直到最近,一种革命性的注射疗法似乎让人看到了希望。

据外媒11月13日报道,美国西北大学的塞缪尔·斯特普教授团队近日在《科学》杂志上发表了一项极具突破性的研究成果,他们通过一种促进神经再生的最新注射药物,成功逆转了小鼠因损伤造成的瘫痪,使它们在四周后能够重新行走。该研究团队表示,下一步目标是向美国食品和药物管理局(FDA)提交开展人体试验的申请,希望在两年内正式启动。

▲凝胶在注射后发挥的七种“功能”,以帮助再生脊髓环境

让分子“跳舞”触发神经细胞愈合再生

通常,因脊髓损伤导致的肢体瘫痪,都是由于大脑到身体的持续电信号流被中断导致。因此,如何让被中断的电信号流“重启”,成为了让瘫痪患者“重获新生”的关键。据外媒报道称,治疗瘫痪相关的其他前沿研究包括:使用干细胞制造新的神经元的实验治疗,告诉身体产生特定蛋白质以帮助神经修复的基因治疗,以及注射蛋白质。

斯特普教授在声明中表示:“我们的研究旨在找到一种疗法,可以防止人们在遭受重大创伤或疾病后瘫痪。”

于是,该团队研发了一种“超分子肽纤维支架”的注射凝胶,使用纳米纤维模拟了脊髓的“细胞外基质”的结构,即一种围绕在细胞组织周围、自然形成的分子网络。每根纳米纤维大约比头发细1万倍,它们由成千上万被称为多肽的生物活性分子组成,多肽可以传递信号,促进受损区域的神经再生。

研究人员在实验小鼠的脊髓被切割24小时后,将凝胶注射到它们的脊髓周围组织中。他们解释道,脊髓切割后24小时再注射,是因为在车祸、枪击和其他创伤事件中脊椎严重受伤的人,通常也会经历治疗延迟。令人欣喜的是,在接受治疗四周后,小鼠恢复了几乎和受伤前一样的行走能力。

▲生物分子(绿色和橙色)与细胞沟通以修复受损的脊髓示意图

在对恢复后的小鼠仔细研究后,科学家们发现,这种新药能发出生物活性信号,触发细胞再生,从而带来了五个关键区域的改善:被切断的神经(轴突)的细长部分开始再生;阻止愈合再生的疤痕组织也显著减少;在传递电信号中起着重要作用的轴突绝缘层髓磷脂也已重新形成;向受损细胞输送营养的血管也已形成;更多的运动神经元成功存活了下来。

斯特普说,科学家们开发的这种凝胶是前所未有的创新,可能会带来新一代的药物。“我们研究中的关键创新,是控制纳米纤维中超过10万个分子的集体运动,这是前所未有的。”他补充道,通过调动分子移动、“舞蹈”暂时跳出超分子聚合物的结构,使它们能够与受体连接,促进愈合和再生。

此外研究人员还发现,在分子中制造某种变化,即微调它们的动作,可以增加它们的灵活性,从而提高效力。它们实际测试了两种版本的治疗——有微调和没有微调的,结果发现接受了改良版治疗的小鼠恢复了更多的功能。

“这是因为神经元中的细胞本身和它们的受体都处于持续运动的状态,而纳米纤维内治疗分子的运动增加有助于更有效地将它们与目标连接起来。”斯特普解释道。

▲纵向脊髓切片图显示,再生的轴突(红色)在病灶内再生

也可能治愈中风、老年痴呆、帕金森等

相关研究还发现,这种药物在3个月后可降解并滋养细胞,被人体吸收,不会产生副作用。研究团队认为,这种注射凝胶可以帮助预防车祸、跌倒、运动事故和枪伤后的瘫痪。

而除了小鼠外,这项技术也适用于在实验室培养皿中培养的人类细胞。斯特普认为,团队的最新研究表明“超分子运动”是生物活性的关键因素,因此这种注射或许同样能帮助中风患者完全康复,甚至有可能治愈老年痴呆症、帕金森病、运动神经元疾病(ALS)等中枢神经系统疾病。

“我们在受伤的脊髓中成功再生的中枢神经系统组织,与中风及ALS、帕金森病、老年痴呆症等神经退行性疾病影响的大脑组织相似。除此之外,我们关于控制分子集中的运动以增强细胞信号传递的基本发现可以广泛应用于生物医学目标。”他们在论文中写道。

斯特普表示,团队将直接向FDA申请批准这种新疗法用于人类患者,希望能尽快开展人体试验,因为所有哺乳动物的神经系统都非常相似,且“目前没有任何治疗可以帮助脊髓损伤患者,这是一个巨大的人类问题”。他们希望,能在两年内开始在瘫痪者身上进行试验。

外媒指出,尽管这一研究结果是否适用于人类,还有待进一步研究。但对因严重脊髓损伤导致的四肢瘫痪的人来说,这无疑带来了一线希望。

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