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TUhjnbcbe - 2024/4/7 8:43:00
泉州白癜风医院 https://news.39.net/bjzkhbzy/171023/5784193.html

冬奥盛会适才落幕,谷爱凌等运动健儿的飒爽英姿依旧浮现在眼前。冰雪运动是勇者的运动,因为其危险度极高,一旦意外造成脊髓损伤,便可能让运动员终身卧床。

现代社会中,脊髓损伤所致的瘫痪其实并不少见——运动、暴力、交通事故、疾病,甚至衰老本身都可能引起脊髓损伤。

脊髓损伤对于个体而言绝对是灭顶之灾,脊髓中的神经是大脑支配肌肉运动的“电线”,截断后引发肢体瘫痪,常常造成重度或永久性残疾;更可怕的是,以现有医疗技术,脊髓损伤基本没有逆转方法。

近期,以色列特拉维夫大学的一项研究[1],不仅能让脊髓损伤患者重获新生,还将对人类抗衰老,乃至永生事业的推进产生一些重大且深远的影响:

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首先,给大家简要介绍一下这项研究到底做了些什么工作:

网膜凝胶+iPSC,人造脊髓“3D组织”:

第一步,研究者们把猪的网膜(熟悉做饭的朋友应该不难认出,这就是中餐法餐都爱用的食材猪网油)进行脱细胞处理,去除细胞后再进行一些复杂加工,就炮制成了果冻似的网膜凝胶。

网膜凝胶富含硫胺聚糖等细胞外基质,形成类似于正常组织的支撑结构,可作为“骨架”搭载其他细胞。

第二步,研究者们将人类网膜基质细胞重编程得到的诱导性多能干细胞(iPSC),搭载到网膜凝胶之中。

老读者们想必不会对iPSC这个名字感到陌生:这项由日本科学家山中伸弥发明的技术,通过将“山中因子”(c-Myc、klf4、Oct4、Sox2四种基因)导入细胞,诱导“山中因子”表达后即可把成熟细胞打回娘胎,变回具有多种分化潜能的原始干细胞状态[2]。此技术曾斩获年度诺贝尔生理学与医学奖。

如果你是对此技术不甚熟悉的新读者朋友,不必紧张,我们来打个比方:角色扮演类网络游戏中常有“转职”系统,让玩家可以自由更换游戏角色的职业。

厌倦了做冲锋拼杀的战士,你可以先舍弃这一职业回归新手,此时你的状态就类似于iPSC,有机会重选职业,可以成为酷炫群攻的法师、隐匿突袭的刺客、开路御敌的格斗家,或者,突然后悔,又选回战士。

第三步,对处于网膜凝胶构成的微环境中的iPSC进行分化诱导,使其向脊髓运动神经元的方向定向分化。

30天后,iPSC分化而来的神经元在网膜凝胶中形成了密密麻麻的神经网络,同正常脊髓神经完全一样,能够精确传递电-化学信号,以指挥肢体运动。

人造脊髓组织3D神经网络(后文简称“3D组织”)就这样被制造出来了。

急性瘫痪小鼠,

“3D组织”治疗后稳步行走:

有了人造的脊髓“3D组织”,研究者们立刻对它在活体动物上的修复效能展开验证(前人研究已经证实iPSC修复神经组织不会引发免疫排斥)。

他们给小鼠动了个手术,在第10胸髓节段(T10)把左半脊髓划拉一刀,模拟脊髓损伤,造成小鼠左后肢瘫痪。

随后即刻将“3D组织”通过注射植入损伤部位进行治疗;并设置3个对照组——分别注射生理盐水(空白组)、单独的iPSC分化神经元细胞(细胞组)、单独的网膜凝胶(凝胶组)。

治疗1周后,“3D组织”植入组和凝胶组观察到神经炎症减轻。炎症环境持续会使组织形成胶质疤痕,一旦疤痕产生,修复便无望了。

图注:小胶质细胞和星形胶质细胞减少意味着神经炎症减轻

治疗12周后,“3D组织”植入组观察到神经元和神经祖细胞数量显著增加,修复开始了!

新生的细胞沿着脊髓神经纤维束的方向排布,宛若神女穿梭,跨越损伤区域,重新将神经网络织就;而在缓解炎症方面表现同样突出的凝胶组,却并未观察到这样的神奇“焊接”。

见证奇迹的时刻来到:12周时,对小鼠步态进行分析,所有组的小鼠都恢复了部分运动能力,这其实并不意外,因为对侧脊髓能起到部分代偿作用。

唯有“3D组织”植入组小鼠表现出最佳的协调性和左下肢肌力,这都是神经重连与炎症减轻的结果。

图注:“3D组织”植入组小鼠体重也是相较其他组最重的,说明一般状态良好

同样是能走,跛足瘸腿和稳健迈步是有本质区别的。再生,确实在发生。

慢性脊髓损伤修复,

“3D组织”展示真功夫:

如果急性损伤修复没太看出效果,那慢性脊髓损伤修复,才让“3D”组织真正展示出了碾压式的再生能力。

还是熟悉的配方,先给小鼠做个脊髓半切,造成左下肢残疾。不一样的是,这次放置了6周(相当于人类脊髓损伤后1年)。

6周后,疤痕已经长成了,如前所述,有疤痕在,就无法再生修复,所以研究者们先切除疤痕,再进行治疗。

疤痕切除后造成了脊髓结构大片缺损,给修复增添了不小难度。

图注:核磁共振成像上切迹清晰可见

同样分为“3D”组织植入组和3个对照组来进行填充,治疗8周后,通过核磁神经纤维束成像,肉眼可见地观察到神经修复情况:

图注:绿色为健侧神经纤维,红色为患侧神经纤维(Untreated=空白,Cells=细胞,Hydrogel=凝胶,Implants=“3D”组织植入)

如您所见,只有“3D”组织植入组顺利完成了神经修复,神经纤维密集、联结、顺展、蔓延。

再行运动能力测试,“3D”组织植入组小鼠下肢运动功能恢复效果显著,一枝独秀。

这下,我们可以跟着研究者们理直气壮地大喊,此项再生医学新技术有望攻克瘫痪了。

人体研究筹备中,攻克瘫痪指日可待:

研究者们声称,这是人类首次在长期慢性瘫痪的动物模型上通过植入工程人体组织,实现功能恢复[3]。

研究负责人Dvir博士说:“我们的目标是为每个瘫痪的人定制个性化的脊髓植入物,使受损组织再生且完全没有排斥风险。”

他们所设计的技术路线是,通过小手术取出脊髓损伤患者的腹膜脂肪组织,其中的细胞成分用来诱导iPSC,细胞外基质制备网膜凝胶,原汤化原食,整个“3D”组织植入物所需的材料均来源于患者本人。

Dvir教授还表示,由于他们的这项再生医学先进技术对脊髓损伤患者具有不可替代性,因此有望未来几年内进入人体临床阶段,并迅速获得FDA批准面世。

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好了,研究介绍完了,让我们回过头来看看文章开始留下的问题:这项技术将如何推动人类抗衰,乃至永生事业?

打破老年瘫痪诅咒,

切实延长寿命、提升生活质量:

年前,脊髓损伤受害者中位年龄为22岁;年,已经后移至37岁;现在,数字仍在后移[4]。

这是人口老龄化所导致的结果,在脊髓损伤的病因构成中,除去最常见的外伤性外,一种叫做脊髓型颈椎病的疾病占到1/4比例[5]。

脊髓型颈椎病是一种典型的与衰老相关的退行性疾病,椎体、椎间盘、韧带老化压迫脊髓,而老人的脊髓更“脆”,更容易被压力损伤造成瘫痪[6,7]。

此外,与衰老密切相关的肿瘤、骨质疏松、血管疾病、神经退行性疾病也都是脊髓损伤的常见病因[5]。

脊髓损伤瘫痪后伴随着多种并发症,严重影响患者生活质量,还会造成患者预期寿命的显著减少,尤其第1年死亡率颇高[8]。

由此可见此技术对于健康长寿之重大意义。

“换头术”梦想成真,

人体冷冻才可能“借尸还魂”:

不知道你可还记得年曾一度甚嚣尘上的换头手术,最终因患者放弃而不了了之。

其实,换头手术的实验性尝试在人类历史上已开展过多次,结果自然是无一成功,面临的最大技术难题便是神经重连。

此项技术的诞生,有望解决这一难题,真正实现换头手术。

最被寄予厚望的永生技术——人体冷冻,大部分先驱所进行的尝试都是冷冻大脑,其中包括第一例中国本土冷冻人,作家杜虹。

先抛开伦理和其他技术限制不谈,假设要让这几颗冷冻大脑复活,唯一途径只剩施行换头术“借尸还魂”。

由此可见此技术对于人类永生之重大意义。

——TIMEPIE——

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