用最具生物活性的治疗支架治疗的纵向脊髓切片
再生轴突(红色)在损伤处重新生长
功劳:塞缪尔一世
斯图普实验室/西北大学 西北大学的研究人员开发了一种新的注射疗法，利用“跳舞分子”来逆转瘫痪，修复严重脊髓损伤后的组织
在一项新的研究中，研究人员对瘫痪小鼠脊髓周围的组织进行了一次注射
仅仅四周后，这些动物就恢复了行走能力
这项研究将于11月发表
12期《科学》杂志
通过发送生物活性信号来触发细胞修复和再生，突破性疗法在五个关键方面显著改善了严重损伤的脊髓:(1)被切断的神经元延伸部分，称为轴突，得以再生；(2)疤痕组织显著减少，疤痕组织可形成再生和修复的物理屏障；(3)髓鞘，轴突的绝缘层，对有效传递电信号很重要，在细胞周围重组；(4)形成功能性血管，向损伤部位的细胞输送营养；(5)更多的运动神经元存活
在治疗发挥作用后，这些物质在12周内生物降解为细胞的营养物质，然后从体内完全消失，没有明显的副作用
这是第一项研究，研究人员通过改变化学结构来控制分子的集体运动，从而提高治疗效果
一只瘫痪的老鼠(左)拖着它的后腿，相比之下，一只瘫痪的老鼠在接受了西北大学的注射疗法后，已经恢复了移动双腿的能力
功劳:塞缪尔一世
斯图普实验室/西北大学 西北大学的塞缪尔·伊说:“我们的研究旨在找到一种疗法，可以防止个人在遭受重大创伤或疾病后瘫痪。”
领导这项研究的斯图普
“几十年来，这一直是科学家面临的一个重大挑战，因为我们身体的中枢神经系统，包括大脑和脊髓，在受伤或退行性疾病发作后没有任何显著的自我修复能力
我们将直接向美国食品和药物管理局申请批准这种新疗法在人类患者中的应用，目前人类患者的治疗选择非常少
" 斯图普是西北大学材料科学与工程、化学、医学和生物医学工程的董事会教授，他是辛普森·克雷生物纳米技术研究所及其附属研究中心再生纳米医学中心的创始主任
他在麦考密克工程学院、温伯格文理学院和费恩伯格医学院都有任命
自1980年代以来，预期寿命没有提高 根据国家脊髓损伤统计中心的数据，美国目前有近30万人患有脊髓损伤
这些病人的生活可能异常艰难
只有不到3%的完全受伤的人恢复了基本的身体机能
大约30%的患者在初次受伤后的任何一年内至少会再次住院一次，每位患者平均一生的医疗费用高达数百万美元
脊髓损伤患者的预期寿命明显低于无脊髓损伤患者，并且自20世纪80年代以来没有改善
再生医学专家斯图普说:“目前，还没有引发脊髓再生的疗法。”
“我想改变脊髓损伤的结果，并解决这个问题，因为它可能对患者的生活产生巨大影响
此外，解决脊髓损伤的新科学可能会对神经退行性疾病和中风的策略产生影响
" 一个简单的动画展示了一次注射如何恢复严重脊髓损伤部位下方神经系统的连接
功劳:塞缪尔一世
斯图普实验室/马克·塞尼夫/西北大学 舞动的分子击中移动的目标 斯图普新的突破性治疗方法背后的秘密是调整分子的运动，这样他们就可以找到并正确地接合不断运动的细胞受体
注射液体后，这种疗法立即凝结成一个复杂的纳米纤维网络，模仿脊髓的细胞外基质
通过匹配基质的结构，模仿生物分子的运动，并结合受体的信号，合成材料能够与细胞交流
斯图普说:“神经元和其他细胞中的受体不断移动。”
“我们研究中从未有过的关键创新是控制纳米纤维内10万多个分子的集体运动
通过使分子运动、“跳舞”甚至暂时跳出这些被称为超分子聚合物的结构，它们能够更有效地与受体连接
" Stupp和他的团队发现，微调纳米纤维网络内的分子运动，使其更加敏捷，对瘫痪的小鼠产生了更好的治疗效果
他们还证实，在人体细胞的体外试验中，分子运动增强的治疗制剂表现更好，表明生物活性和细胞信号增加
斯图普说:“鉴于细胞本身及其受体处于持续运动状态，你可以想象运动速度更快的分子会更频繁地遇到这些受体。”
“如果分子反应迟钝，不具有‘社会性’，它们可能永远不会与细胞接触
" 由于分子的快速运动，含有携带两种不同生物活性信号(绿色和橙色)的分子的纳米纤维更有效地与细胞受体(黄色和蓝色)结合
功劳:塞缪尔一世
斯图普实验室/马克·塞尼夫/西北大学 一次注射，两个信号 一旦与受体相连，运动分子就会触发两个级联信号，这两个信号对脊髓修复都至关重要
一个信号促使脊髓中被称为轴突的神经元长尾再生
类似于电缆，轴突在大脑和身体其他部分之间发送信号
切断或损伤轴突会导致身体失去感觉，甚至瘫痪
另一方面，修复轴突增加了身体和大脑之间的交流
第二个信号有助于神经元在受伤后存活，因为它导致其他类型的细胞增殖，促进失去的血管再生，这些血管为神经元和组织修复的关键细胞提供营养
该疗法还诱导髓鞘在轴突周围重建，并减少胶质瘢痕形成，胶质瘢痕形成是阻止脊髓愈合的物理屏障
“研究中使用的信号模拟了诱导所需生物反应所需的天然蛋白质
然而，蛋白质的半衰期非常短，生产成本也很高，”该研究的第一作者、斯图普实验室的前研究助理教授扎伊达·Á·阿尔瓦雷斯说
“我们的合成信号是短的、经过修饰的肽，当成千上万的肽结合在一起时，它们将存活数周以提供生物活性
最终结果是一种生产成本更低、持续时间更长的疗法
" 用最具生物活性的治疗支架治疗的纵向脊髓切片，在损伤后12周采集
血管(红色)在损伤处再生
层粘连蛋白被染成绿色，细胞被染成蓝色
功劳:塞缪尔一世
斯图普实验室/西北大学 普遍应用 虽然这种新疗法可以用于预防重大创伤(汽车事故、跌倒、运动事故和枪伤)后的瘫痪以及疾病，但斯图普认为，潜在的发现——即“超分子运动”是生物活性的关键因素——可以应用于其他疗法和目标
斯图普说:“我们在受伤的脊髓中成功再生的中枢神经系统组织与受中风和神经退行性疾病(如ALS、帕金森病和阿尔茨海默病)影响的大脑中的组织相似。”
“除此之外，我们关于控制分子组装运动以增强细胞信号的基本发现可以普遍应用于生物医学目标
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
