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我国科学家破解成年非人灵长类脊髓损伤修复难题

受损神经 有望再生

2018-06-01 09:44:29 来源:人民网-人民日报

  日前,北京航空航天大学和首都医科大学双聘教授李晓光、上海同济医院孙毅教授及首都医科大学杨朝阳教授带领团队,历时20余年成功破解成年非人灵长类脊髓损伤修复这一医学难题。该团队首次证明,我国自主研发的活性生物材料可改善损伤局部微环境,促进非人灵长类恒河猴的皮质脊髓束(CST)长距离再生,越过损伤区与宿主脊髓建立起功能性神经网络从而使截瘫肢体功能恢复,相关研究成果于5月29日发表在《美国科学院院刊》上。

  在我国,每年脊髓损伤新发病例为12万例;在美国,每年新增脊髓损伤病例1.7万例。脊髓损伤通常发生在青壮年时期,导致病患运动和感觉功能损害、神经性疼痛、僵直等。成年哺乳类脊髓损伤不仅会破坏最初的脊髓解剖结构,导致细胞死亡,还会由于炎症、脱髓鞘和胶质细胞增生等原因触发二次损伤,最终使损伤平面以下的功能丧失。

  对于成年哺乳类的脊髓损伤一直没有有效的干预或修复手段。在过去的几十年里,成年中枢神经系统的特化区域发现了内源性的多潜能干细胞,在应用内源性神经干细胞治疗中枢神经系统损伤和神经退行性疾病取得了一定的进展。这些内源性的干细胞可以持续地分化成神经元,神经元可以参与新环路的形成,导致神经损伤后的部分功能的恢复。但上述这些研究仅限于活化并募集脑部内源性神经干细胞。

  研究团队在2015年发现成年啮齿类中枢神经系统中内源性的神经干细胞可被激活,募集并迁移至病损部位分化为成熟的神经元,继而与宿主已有的神经环路整合,导致截瘫功能恢复。此神经网络中继站理论解决中枢神经系统轴突长距离生长难题,为中枢神经再生提供了新的理论依据。

  研究团队在国际上首次提出“成年内源性干细胞孵化学说”。在该学说中,研究人员将内源性干细胞的孵化看作育种,中枢神经系统的脑或脊髓的病损部位比喻为“土壤”,通常充满各种炎性因子和抑制因子,水肿,缺氧,就像盐碱地,而存在于成年哺乳类脑和脊髓内的神经干细胞大多处于静息状态,就像“蛰伏的种子”。

  研究团队自主研发的活性生物材料可以长期控制释放神经营养因子,改善被认为是“土壤”的损伤局部微环境,激活“蛰伏的种子”——内源性神经干细胞,募集其迁移至病损部位分化为成熟的神经元,新生的神经元可与宿主细胞形成功能性的神经环路最终导致功能恢复。

  研究人员使用活性生物可降解材料支架诱导非人灵长类恒河猴脊髓损伤后稳定的神经再生,包括皮质脊髓束轴突的长距离生长、感觉和运动功能长期稳定的恢复。研究人员借助了一系列的非侵入性检测手段,例如功能磁共振成像、磁共振弥散张量成像以及运动学步态分析等方法进行实验效果评估。最新发表的科研成果证明,生物材料治疗脊髓损伤的方法在非人灵长类脊髓损伤模型中取得实质性的成功,为其在临床治疗脊髓损伤中的潜在应用提供了坚实的基础。

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