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神经干细胞移植 让神经元“再生”

2018-04-27 15:09 来源:大洋网

论文作者之一卢烈静博士在实验中。

大洋网讯 通常说起“脑梗”“中风”,都是生死一瞬间的急救,未来,脑梗的治疗很可能不需要再与时间赛跑。近日,广州医生发布治疗脑梗最新研究成果:将经过纳米材料改造过的神经干细胞定向移植到梗死处,让脑组织神经元“再生”。巧妙的显像剂注入设计,还可以让移植进去的神经干细胞随时接受监测。

近日,中山大学孙逸仙纪念医院沈君课题组在国际材料领域科研界顶尖期刊《Advanced Functional Materials》发布了治疗脑梗的一项最新研究成果:将经过纳米材料改造过的神经干细胞定向移植到梗死处,让脑组织神经元“再生”,这样一来,救治脑梗病人可更“从容”。据介绍,这一成果为提高神经干细胞治疗效果提供了新方法,有助于推动神经干细胞治疗脑梗死尽快进入临床。目前该项研究处于动物实验阶段,预计3至5年后在国内可进入临床试验和运用。

中山大学孙逸仙纪念医院放射科主任沈君介绍说,治疗脑梗死一直是临床难题,脑梗死的致病机理是,血栓堵塞脑供血动脉,导致局部脑组织血液供应障碍,造成脑组织缺血缺氧性病变坏死,神经元及神经胶质细胞死亡,进而产生相应的神经功能障碍,比如常见的面瘫、四肢瘫痪等,严重的可直接导致死亡。

医疗界认为,溶栓是治疗脑梗死迅速有效的最佳选择,且最为有效的治疗是在发病早期。脑梗死发生后3小时内通过静脉注射药物溶栓最为安全有效。如超过3小时,脑梗部位神经元迅速死亡,溶栓治疗效果差,还易导致脑梗死区出血。目前国内外大约只有1/3的脑梗死病人能在发病3小时内到达医院,仅有少数能得到及时的溶栓治疗。

急性期过后,脑梗死治疗主要是采用一些脑保护药物,而在慢性期,主要依靠康复、针刺等手段来进行残肢的功能恢复,效果非常有限。目前,我国脑梗死患者70%~80%因为残疾而不能独立生活,需要长期照护,给社会、家庭带来沉重的负担。

“再生”脑组织神经元

突破治疗时间窗限制

沈君介绍,研究者致力于将神经干细胞移植到脑梗死区域,通过细胞增殖分化,“再生”新的神经元,重建神经环路,从而修复脑梗死造成的神经功能障碍,取代受损或死亡的神经细胞,用这样的方法代替传统溶栓治疗对原有神经元“争分夺秒”的抢救,从而突破治疗时间窗的限制。

不过,在以往的实验中,神经干细胞移植后在梗死的脑组织内并不像人们期望的分化成为神经元,起到替代死亡神经元的作用。沈君课题组发现,在动物模型中,神经干细胞移植治疗脑梗死效果好,但初步的临床试验表明,神经干细胞治疗虽然安全,但作用于人体的效果却并不如动物试验中那么明显,神经干细胞被注入脑部后的去向也不太受控制,往往没有那么“听话”地留在脑梗死区域。

专家介绍,这主要是因为脑梗死处的坏死脑组织会释放大量的抑制因子,与神经干细胞上的NgR蛋白结合,抑制神经干细胞分化为神经元,没有神经元这一基础单位,神经环路无法重建,神经功能障碍也得不到修复。

研究 研制“纳米乒乓球”改造神经干细胞

针对上述难题,沈君课题组首先是想办法设计了一段能干扰这种抑制作用的基因编码序列(小干扰RNA),接着又用特殊的纳米材料和生物材料研制一个个极其微小的乒乓球状囊泡。通过囊泡表面的正电荷吸附了拥有负电荷的小干扰RNA,再在囊泡的内部装上显像剂粒子,这些粒子像一个个吸铁石,在磁共振成像机器内发出信号,使神经干细胞能被直接看到。

随后,这些体积只有200纳米左右,表面还有正电荷的“乒乓球”一靠近神经干细胞,就能够在5小时内被其高效吞噬。利用这一巧妙设计,显像剂及小干扰RNA被同步输送到神经干细胞内,不但干扰抑制因子和NgR的结合,促进神经干细胞分化为神经元,显像剂也能使得神经干细胞在移植到指定位置后,其分布及迁移流向能被实时观察到。

效果 “升级版”神经干细胞 工作效率高6倍

课题组运用磁共振成像进行实时精准的追踪,保证干细胞准确输送到梗死区,还能在动物活着的情况下直接看到神经干细胞的分布及移动情况。

测试结果显示:经过这种乒乓球样囊泡处理的“升级版”神经干细胞,移植到脑梗死区后,在动物脑梗死复杂环境下分化为神经元的比例可由4%左右提高到27%左右,提升6倍左右。实验结果也显示,接受“升级版”神经干细胞移植的动物,四肢运动及感觉功能障碍比移植未经处理的神经干细胞恢复得更快、更好。

沈君介绍说,这种集合了示踪与功能调控于一体的纳米“乒乓球”,在脑梗死再生医学中具有巨大的应用前景,预计三至五年后就能进入临床。

(文、图/广报全媒体记者周洁莹 通讯员刘文琴、林伟吟)

[ 编辑: 郭夏凡 ]
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