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作者：Liz Zee
導讀：美國西北大學（Northwestern University）的研究人員已經開發出了一種新的注射療法，利用“跳舞分子”來逆轉癱瘓，在嚴重的脊髓損傷後修復組織。在一項新的研究中，研究人員對癱瘓小鼠脊髓周圍的組織進行了一次注射。僅四周後，癱瘓小鼠就恢復了行走能力。
這項研究於昨日（11月11日）發表在《Science》上，文章名為“Bioactive scaffolds with enhanced supramolecular motion promote recovery from spinal cord injury”。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh3602
透過傳送生物活性訊號來觸發細胞修復和再生，這種突破性療法顯著改善了嚴重損傷的脊髓，具體體現在以下五個關鍵方面：
1、被切斷的神經元延伸，即軸突，可以再生
2、對再生和修復造成物理障礙的瘢痕組織明顯減少
3、軸突的絕緣層髓磷脂，對有效傳輸電訊號非常重要，在細胞周圍重建
4、形成功能性血管，為損傷部位的細胞輸送營養
5、更多的運動神經元存活下來
治療完成後，這些物質會在12周內生物降解為細胞的營養物質，然後從體內完全消失，且沒有明顯的副作用。這是研究人員首次透過改變化學結構來控制分子的集體運動，從而提高治療效果。
主導這項研究的西北大學的Samuel I. Stupp說，“我們的研究旨在找到一種療法，可以防止人們在遭受重大創傷或疾病後癱瘓。幾十年來，這一直是科學家們面臨的一個重大挑戰。因為我們的中樞神經系統，包括大腦和脊髓，在受傷後或退行性疾病發作後，沒有任何顯著的自我修復能力。我們將直接向FDA申請批准這種新療法用於人類患者，目前他們的治療方法幾乎沒得選。”
Stupp是西北大學材料科學與工程、化學、醫學和生物醫學工程的董事會教授，也是Simpson Querrey生物奈米技術研究所（SQI）及其附屬研究中心再生奈米醫學中心的創辦負責人。他在麥考密克工學院（McCormick School of Engineering）、溫伯格文理學院（Weinberg College of Arts and Sciences）和範伯格醫學院（Feinberg School of Medicine）任職。
根據美國國家脊髓損傷統計中心的資料，美國目前有近30萬人患有脊髓損傷。對這些患者來說，生活可能是極其困難的。只有不到3%的完全性脊髓損傷患者能夠恢復基本的身體功能。大約有30%的患者在受傷後，每年最少要住一次院，每位患者的平均終身醫療費用高達數百萬美元。脊髓損傷患者的平均壽命明顯低於無脊髓損傷的人，自20世紀80年代以來，這一情況一直沒有改善。
再生醫學專家Stupp說，“目前，還沒有觸發脊髓再生的療法。考慮到脊髓損傷可能會對患者的生活產生巨大的影響，我想改變這一狀況，解決這個問題。此外，對脊髓損傷的研究可能也會對神經退行性疾病和中風的治療產生影響。”
01 “跳舞分子”與移動受體結合
Stupp的突破性新療法背後的秘密是調節分子的運動，這樣分子就能遇到不斷移動的細胞受體，並與其結合。這種療法以液體的形式注射後，就會立刻凝結成一個複雜的奈米纖維網路，模仿脊髓的細胞外基質。
Stupp說，“神經元和其他細胞中的受體不斷移動，我們研究的關鍵創新點是控制奈米纖維中10萬個分子的集體運動，這是以前從未有過的。使分子移動、‘跳舞’，能夠更有效地與受體結合。”
Stupp及其團隊發現，微調奈米纖維網路中的分子運動，使其更加靈活，可以在癱瘓小鼠身上產生更好的治療效果。
Stupp說，“考慮到細胞本身和它們的受體都在不斷運動，那麼運動得越快的分子遇到這些受體的頻率就越高。如果這些分子行動遲緩，不‘社交’，那就可能永遠都不會遇到細胞。”
02 一次注射，兩個訊號
一旦與受體結合，運動分子就會觸發兩個級聯訊號，這兩個訊號都對脊髓的修復至關重要。一個訊號促使脊髓中被稱作軸突的神經元的長尾再生。類似於電纜，軸突在大腦和身體其他部位之間傳送訊號，軸突斷裂或受損會導致身體失去知覺，甚至癱瘓。此外，修復軸突還可以增加身體和大腦之間的交流。
第二個訊號幫助神經元在受傷後存活下來，因為這個訊號會使其他型別的細胞增殖，促進血管再生，為神經元和進行組織修復的關鍵細胞提供營養。該療法還誘導髓磷脂在軸突周圍重建，減少膠質瘢痕（阻止脊髓癒合的物理屏障）。
“研究中利用的訊號模擬了誘導所需生物反應所需的天然蛋白質。然而，蛋白質的半衰期極短，且生產成本高，”該研究的第一作者、Stupp實驗室的前研究助理教授Zaida Álvarez說。“我們的合成訊號是短的、經過修飾的肽，當成千上萬的肽結合在一起時，它們可以存活數週以提供生物活性。因此，這個療法治療成本更低，且持續時間更長。”
03 可廣泛應用
這種新療法可以用於防止重大創傷（車禍、跌落、運動事故以及槍傷）和疾病後的癱瘓。此外，Stupp認為，這個潛在的發現——“超分子運動”是生物活性的關鍵因素，可以應用於其他疾病的療法和靶點。
Stupp說：“我們在受傷的脊髓中成功再生的中樞神經系統組織與受中風和神經退行性疾病（如ALS、帕金森病和阿爾茨海默病）影響的大腦中的組織相似。除此之外，控制分子集體運動以增強細胞訊號傳導的基本發現，可以普遍應用於生物醫學靶點。”
參考資料：
https://medicalxpress.com/news/2021-11-molecules-successfully-severe-spinal-cord.html
注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。
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