▎藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)編輯
最新一期《科學(xué)》期刊上，美國(guó)西北大學(xué)（Northwestern University）的研究人員帶來了一項(xiàng)激動(dòng)人心的新成果：他們開發(fā)出一種搭載多種生物活性分子的療法，當(dāng)脊髓遭受嚴(yán)重?fù)p傷后，將其注射到脊髓周圍組織，可以從保護(hù)神經(jīng)、血管再生等多個(gè)方面幫助修復(fù)受損脊髓。研究人員給癱瘓小鼠進(jìn)行了一次注射，短短四周后，小鼠重新獲得了行走能力。▲原本只能拖著后腿的癱瘓小鼠，經(jīng)過治療，后腿又能行動(dòng)了（視頻來源：參考資料[2]；Credit：Samuel I. Stupp Laboratory/Northwestern University）
當(dāng)人們?cè)馐苤貍蚣膊『?，有什么治療方法可以避免癱瘓，一直以來是科學(xué)家們的重大挑戰(zhàn)，因?yàn)槿梭w的中樞神經(jīng)系統(tǒng)——包括大腦和脊髓，在受傷后幾乎沒有自我修復(fù)能力。領(lǐng)銜這項(xiàng)研究的再生醫(yī)學(xué)專家Samuel Stupp教授指出，“目前還沒有可以觸發(fā)脊髓再生的治療方法，但脊髓損傷對(duì)患者人生產(chǎn)生的影響是巨大的，我希望能改變脊髓損傷帶來的后果，解決這個(gè)難題。此外，解決脊髓損傷的科學(xué)新方法還可能啟發(fā)神經(jīng)退行性疾病和卒中的治療策略?！?/span>▲研究通訊作者Samuel Stupp教授（圖片來源：西北大學(xué)）
這項(xiàng)新療法背后的秘密，用Stupp教授的話說，是“讓分子動(dòng)起來”：通過模擬生物分子的運(yùn)動(dòng)，讓具有生物活性的分子找到細(xì)胞上不斷移動(dòng)的受體并與之結(jié)合，從而為脊髓修復(fù)提供至關(guān)重要的信號(hào)。具體來說，研究人員將超分子聚合物（supramolecular polymers）材料注射到組織中，它們自行組裝成納米纖維支架，從而模擬脊髓組織的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）。而這種超分子納米纖維上整合了兩種具有生物活性的多肽，它們可以模擬天然的蛋白質(zhì)，與細(xì)胞上的相應(yīng)受體結(jié)合，觸發(fā)不同的信號(hào)通路。一條信號(hào)通路，促使神經(jīng)元被打斷的軸突繼續(xù)延長(zhǎng)，修復(fù)大腦和身體其他部分相溝通的“電纜”。另一個(gè)信號(hào)用來促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活，形成新的血管，為損傷部位的細(xì)胞輸送營(yíng)養(yǎng)。▲納米纖維中的分子通過快速運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞受體（黃色和藍(lán)色）結(jié)合，發(fā)送兩種生物活性信號(hào)（綠色和橙色）（視頻來源：參考資料[2]；Credit：Samuel I. Stupp Laboratory/Mark Seniw/西北大學(xué)）
借助物理實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果，研究人員對(duì)肽序列上的非生物活性區(qū)域進(jìn)行了突變，從而加強(qiáng)活性分子在纖維支架中的移動(dòng)?！吧窠?jīng)元和其他細(xì)胞上的受體不斷移動(dòng)，而我們的創(chuàng)新關(guān)鍵是控制納米纖維內(nèi)超過10萬個(gè)分子的集體運(yùn)動(dòng)，通過讓分子'舞動(dòng)’起來，甚至?xí)簳r(shí)跳出超分子聚合物支架，更有效地與受體結(jié)合?！?/span>研究機(jī)構(gòu)的新聞指出，這是首次有研究通過化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化控制分子集體運(yùn)動(dòng)，從而提高治療效果。在癱瘓小鼠上的實(shí)驗(yàn)表明，這種新療法通過發(fā)送生物活性信號(hào)，在五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)改善了受損脊髓的修復(fù)，包括促進(jìn)神經(jīng)軸突再生；形成髓鞘包裹軸突，促進(jìn)神經(jīng)信號(hào)的傳遞；形成有功能的血管；保護(hù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活；減少神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞形成瘢痕，以免瘢痕對(duì)再生和修復(fù)形成物理障礙。▲縱向脊髓切片顯示，小鼠的損傷部位內(nèi)，神經(jīng)元軸突（紅色）成功再生（圖片來源：參考資料[1]）
此外，在完成治療使命后，這些材料還會(huì)通過生物降解從體內(nèi)消失，研究人員在實(shí)驗(yàn)中沒有觀察到明顯的副作用。除了在癱瘓小鼠的實(shí)驗(yàn)中取得了積極的結(jié)果外，研究人員在人體細(xì)胞上進(jìn)行的體外實(shí)驗(yàn)也顯示，加強(qiáng)分子運(yùn)動(dòng)的療法有助于增強(qiáng)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)。在研究機(jī)構(gòu)的新聞稿中，教授透露，他們將很快通過美國(guó)FDA啟動(dòng)在人類患者中試驗(yàn)新療法的批準(zhǔn)程序，盡快造福亟需新療法的患者。參考資料：
[1] Z. Alvarez et al., (2021) Bioactive scaffolds with enhanced supramolecular motion promote recovery from spinal cord injury. Science Doi: 10.1126/science.abh3602
[2] 'Dancing Molecules’ Successfully Repair Severe Spinal Cord Injuries. Retrieved Nov. 12, 2021 from https://news.feinberg.northwestern.edu/2021/11/dancing-molecules-successfully-repair-severe-spinal-cord-injuries/
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