修復脊髓損傷,這些納米粒子或許可以第一時間幫大忙
2019年07月22日10:09

  來源:學術經緯

  脊髓受傷的那一刻,往往意味著身體開始退化,很可能造成肢體和身軀肌肉無力、感覺喪失、運動失去控製甚至癱瘓。由於交通事故、跌傷或暴力等種種原因,全世界每年有25萬~50萬人脊髓受損。

  近期,美國密西根大學的生物工程學家利用一種納米粒子,來幫助避免脊髓損傷導致的癱瘓。動物實驗表明,在小鼠受傷後注射這種納米粒子,可以有效促進脊髓神經再生,幫助恢復運動能力。這項研究成果發表於《美國科學院院刊》(PNAS)。

  這種納米粒子之所以能發揮作用,是因為它們可以有效地“攔截”免疫細胞。免疫細胞不是幫助修復傷口的嗎?通常來說是這樣。被激活的免疫細胞聚集在傷口周圍,積極地清除死去的細胞碎片,這個過程可以促進組織癒合,並啟動再生和修復的過程。

  然而,在大腦和脊髓組成的中樞神經系統,事情有些不一樣。正常情況下,血腦屏障把紛紛擾擾的免疫活動與神經細胞隔離開來。當脊髓受傷,屏障被打破,免疫細胞得以進入受傷區域,並釋放致炎細胞因子。活躍的免疫反應非但沒有起到幫助,還讓不習慣這種“待遇”的脊髓神經組織受到更大的損傷,導致神經元迅速死亡。

  首當其衝的就是神經的髓鞘。髓鞘裹在神經纖維外面,是幫助神經傳遞信號的,但炎症反應會在髓鞘形成疤痕,成為脊髓神經再生的一大阻礙。

▲本研究負責人生物醫學工程教授Lonnie Shea(圖片來源:密西根大學)
▲本研究負責人生物醫學工程教授Lonnie Shea(圖片來源:密西根大學)

  如何避免免疫系統對神經損傷做出過度反應呢?Lonnie Shea教授提出了一個想法:“與其去克服免疫應答,我們還可以利用免疫應答來幫我們促進治療反應。”

  帶著這樣的目的,研究人員設計了一種新穎的納米粒子療法。他們讓納米粒子來扮演受傷細胞的碎片,與循環系統中引起炎症的免疫細胞相結合,並將它們轉移到脾臟,從而間接減輕脊髓受傷區域的負擔。

  這些納米粒子由聚乳酸-羥基乙酸共聚物製成,這種材料是一種可降解的高分子有機化合物,已被FDA批準用作可再吸收縫合線。由於納米粒子通過大小、電荷等物理特性起作用,本身不附著藥物,因此避免了藥物可能帶來的不良反應。

  研究人員在脊髓受傷的小鼠身上檢驗了納米粒子的效果。在小鼠一受傷後就通過靜脈注射把納米顆粒注入小鼠體內。連續注射一週,研究人員觀察到,創傷部位聚集的先天免疫細胞明顯減少,相比對照組只有1/4!相應地,在受傷4周後觀察,神經纖維的疤痕也比對照組縮小了一半。

▲小鼠脊髓受傷後立刻注射納米粒子,減少致炎免疫細胞在受傷部位聚集(圖片來源:參考資料[1])
▲小鼠脊髓受傷後立刻注射納米粒子,減少致炎免疫細胞在受傷部位聚集(圖片來源:參考資料[1])

  另一方面,由於改善了微環境,免疫系統中一些炎症程度較低的細胞,比如某些巨噬細胞,在注射納米粒子後,成功到達損傷部位,幫助癒合和神經再生。

  在小鼠脊髓損傷後3個月左右時,研究人員觀察到,那些受傷後立刻注射納米粒子的小鼠,神經再生有了明顯的改善。神經軸突有40%左右恢復了髓鞘,幾乎與未受傷的對側一樣。與此同時,小鼠的後肢運動功能顯示出明顯改善。

▲後肢運動功能評分顯示,受傷後注射納米粒子的小鼠相比對照組獲得了顯著改善(圖片來源:參考資料[1])
▲後肢運動功能評分顯示,受傷後注射納米粒子的小鼠相比對照組獲得了顯著改善(圖片來源:參考資料[1])

  研究人員將這種注射型納米顆粒比作中樞神經系統的急救藥,希望可以在患者發生腦或脊髓損傷後第一時間幫助防止更嚴重損傷。

  這種治療策略更令人期待的是它或許有更廣泛的應用。由於可以有效地靶向免疫細胞,它除了為脊髓損傷患者帶來新療法,還有可能造福更多炎症性疾病患者。

  在Shea教授看來,“自身免疫疾病、癌症、再生等幾乎所有主要疾病都建立在免疫系統的基礎上。如果有工具能夠靶向免疫細胞並將其重新定向從而達到預期反應,那在治療或管理疾病方面將大有可為。”

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽