研究團(tuán)隊(duì)使用剪切稀化水凝膠代替鹽溶液，有望為多發(fā)性硬化癥和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來(lái)新療法

當(dāng)大腦和脊髓神經(jīng)纖維周?chē)乃枨适軗p時(shí)，會(huì)導(dǎo)致多種衰弱性疾病，限制行動(dòng)能力、抑制獨(dú)立性并縮短壽命。多發(fā)性硬化癥 (MS) 是最常見(jiàn)的脫髓鞘疾病，每年影響全球超過(guò)250萬(wàn)人。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療此類(lèi)疾病的結(jié)果往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間，因?yàn)橐浦驳募?xì)胞在發(fā)揮作用之前就死亡了。事實(shí)上，移植到脊髓損傷患者體內(nèi)的神經(jīng)祖細(xì)胞 (NPC) 中，超過(guò)95%在注射后死亡。部分原因是注射細(xì)胞的過(guò)程可能會(huì)損壞它們。

大多數(shù)干細(xì)胞在注射到大腦后會(huì)死亡-這項(xiàng)新技術(shù)可能會(huì)改變這一現(xiàn)狀

布法羅大學(xué)的兩名研究人員正在研究一種可能的解決方案：將剪切稀化水凝膠 (STH) 注射到大腦中，以保護(hù)細(xì)胞并使治療更成功。

紐約州立大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院化學(xué)與生物工程系杰出教授Stelios Andreadis博士和雅各布醫(yī)學(xué)與生物醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院藥理學(xué)與毒理學(xué)系教授兼布法羅大學(xué)神經(jīng)科學(xué)項(xiàng)目主任Fraser Sim博士最近獲得了美國(guó)國(guó)家神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所頒發(fā)的一筆為期五年、價(jià)值290萬(wàn)美元的資助，以進(jìn)一步研究這項(xiàng)技術(shù)。

“STH 已成為注射施萬(wàn)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞（大腦和脊髓中形成髓鞘的細(xì)胞）的有希望的候選對(duì)象，”安德烈亞迪斯說(shuō)，他也是布法羅大學(xué)細(xì)胞、基因和組織工程 (CGTE) 中心的主任，Sim是該中心的成員之一。“我們計(jì)劃開(kāi)展的工作對(duì)再生醫(yī)學(xué)具有重要意義，因?yàn)樗锌赡荛_(kāi)發(fā)出新的策略來(lái)增強(qiáng)干細(xì)胞輸送，以治療目前仍無(wú)法治愈的嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)疾病。”

剪切稀化水凝膠的工作原理

安德烈亞迪斯解釋說(shuō)，這種水凝膠之所以被稱(chēng)為剪切稀化，是因?yàn)橐坏┠銓⑺鼈兎湃胱⑸淦鞑⑹┘訅毫Γ鼈兙蜁?huì)變成液體形式。

“它們會(huì)根據(jù)剪切應(yīng)力改變粘度，注射后，當(dāng)力消失時(shí)，它們會(huì)變回凝膠形式，”他說(shuō)。“隨著剪切速率的增加，從固體到流體的快速轉(zhuǎn)變對(duì)于成功注射和細(xì)胞保護(hù)至關(guān)重要。”

STH 的設(shè)計(jì)也是為了模擬腦組織的機(jī)械特性，例如硬度。而且治療是微創(chuàng)的。

安德烈亞迪斯說(shuō)：“我們不是通過(guò)手術(shù)打開(kāi)大腦，而是使用注射器進(jìn)行所謂的立體定向手術(shù)。”

西姆說(shuō)，到目前為止，科學(xué)家們基本上都是將干細(xì)胞放入簡(jiǎn)單的鹽水中然后植入體內(nèi)。

“他們只是接受了這樣一個(gè)事實(shí)，即移植后許多細(xì)胞會(huì)死亡，”西姆說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)室研究人類(lèi)大腦中細(xì)胞命運(yùn)的分子控制以及駐留干細(xì)胞和祖細(xì)胞的體內(nèi)平衡。

“利用水凝膠，我們可以引入不同的因素，使細(xì)胞克服多發(fā)性硬化癥病變中存在的抑制環(huán)境，”Sim說(shuō)道。“我們認(rèn)為，與使用鹽溶液中的細(xì)胞的傳統(tǒng)方法相比，這將改善細(xì)胞療法的效果。”

在不產(chǎn)生髓鞘的動(dòng)物模型上進(jìn)行測(cè)試

幾年前，兩位研究人員開(kāi)始探索 STH 技術(shù)，將人類(lèi)細(xì)胞移植到一種不能自然產(chǎn)生髓鞘的小鼠的大腦中。

“這只老鼠的狀況模擬了人類(lèi)先天性髓鞘發(fā)育不全疾病，如佩利扎烏斯-梅茨巴赫病，這是一種罕見(jiàn)的漸進(jìn)性退行性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，”安德烈亞迪斯說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)，植入水凝膠顯著提高了移植細(xì)胞的存活率，并在植入后12周增強(qiáng)了大腦的神經(jīng)修復(fù)。”

下一步是在更大的動(dòng)物模型上進(jìn)行測(cè)試，這些動(dòng)物的大腦尺寸更接近人類(lèi)。他們正在尋找以下問(wèn)題的答案：你需要多少細(xì)胞？這些細(xì)胞是否進(jìn)入了我們希望它們進(jìn)入的大腦部位？它們是否遷移到了它們不應(yīng)該遷移的地方？

安德烈亞迪斯表示：“這些是我們將在未來(lái)幾年在最近的美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院研究經(jīng)費(fèi)的支持下研究的一些問(wèn)題。”

“這是一個(gè)將生物材料科學(xué)和工程與神經(jīng)科學(xué)結(jié)合起來(lái)開(kāi)發(fā)治療策略的絕佳機(jī)會(huì)，希望這種策略能夠應(yīng)用于臨床治療多發(fā)性硬化癥等毀滅性疾病和病癥，”安德烈亞迪斯解釋道。

“雖然目前尚無(wú)治愈方法，但我們希望開(kāi)發(fā)一種成功的治療方法，可以限制疾病的發(fā)展并改善多發(fā)性硬化癥患者和其他患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人的生活質(zhì)量。”

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