研究團(tuán)隊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)疾病帶來新療法

當(dāng)大腦和脊髓神經(jīng)纖維周圍的髓鞘受損時，會導(dǎo)致多種衰弱性疾病，限制行動能力、抑制獨立性并縮短壽命。多發(fā)性硬化癥 (MS) 是最常見的脫髓鞘疾病，每年影響全球超過250萬人。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療此類疾病的結(jié)果往往需要花費大量的時間，因為移植的細(xì)胞在發(fā)揮作用之前就死亡了。事實上，移植到脊髓損傷患者體內(nèi)的神經(jīng)祖細(xì)胞 (NPC) 中，超過95%在注射后死亡。部分原因是注射細(xì)胞的過程可能會損壞它們。

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)項目主任Fraser Sim博士最近獲得了美國國家神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所頒發(fā)的一筆為期五年、價值290萬美元的資助，以進(jìn)一步研究這項技術(shù)。

“STH 已成為注射施萬細(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）的有希望的候選對象，”安德烈亞迪斯說，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。“我們計劃開展的工作對再生醫(yī)學(xué)具有重要意義，因為它有可能開發(fā)出新的策略來增強(qiáng)干細(xì)胞輸送，以治療目前仍無法治愈的嚴(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，這種水凝膠之所以被稱為剪切稀化，是因為一旦你將它們放入注射器并施加壓力，它們就會變成液體形式。

“它們會根據(jù)剪切應(yīng)力改變粘度，注射后，當(dāng)力消失時，它們會變回凝膠形式，”他說?！?mark style="background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#0270b0" class="has-inline-color">隨著剪切速率的增加，從固體到流體的快速轉(zhuǎn)變對于成功注射和細(xì)胞保護(hù)至關(guān)重要?！?/strong>

STH 的設(shè)計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：“我們不是通過手術(shù)打開大腦，而是使用注射器進(jìn)行所謂的立體定向手術(shù)?！?/p>

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

“他們只是接受了這樣一個事實，即移植后許多細(xì)胞會死亡，”西姆說，他的實驗室研究人類大腦中細(xì)胞命運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說道?！拔覀冋J(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?！?/p>

在不產(chǎn)生髓鞘的動物模型上進(jìn)行測試

幾年前，兩位研究人員開始探索 STH 技術(shù)，將人類細(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。“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)?！?/strong>

下一步是在更大的動物模型上進(jìn)行測試，這些動物的大腦尺寸更接近人類。他們正在尋找以下問題的答案：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幾年在最近的美國國立衛(wèi)生研究院研究經(jīng)費的支持下研究的一些問題。”

“這是一個將生物材料科學(xué)和工程與神經(jīng)科學(xué)結(jié)合起來開發(fā)治療策略的絕佳機(jī)會，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。

“雖然目前尚無治愈方法，但我們希望開發(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?！?/p>

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