受损脊髓如何再通车再生医学来搭桥
2017-10-15 来源：不详 浏览次数：次脊髓——大脑指令上传下达的通衢大道
在人们的日常生活中，从举手投足到眨眼微笑，无不受到神经系统的支配。脊髓是中枢神经系统的重要组成部分，大脑指令便是通过脊髓中枢神经上传下达，完成人体的感觉和运动功能。交通事故、高空坠落、地震矿难、运动意外等，都可能导致脊髓组织受损。脊髓损伤后，大脑指令信息向躯体传递的通路受阻，损伤节段之下的各种感觉或运动能力都会不同程度的丧失，并由此造成了泌尿系统感染、压疮、肌肉萎缩等并发症，严重影响患者的生活质量。我国现有脊髓损伤患者据估算超过万，每年新增10-14万人，给家庭和社会造成巨大负担。
通衢变沟壑，重新“铺路”难上加难。如何才能再次“通车”？
脊髓损伤后神经再生与功能恢复是数千年来未解决的世界医学难题。这是由于损伤后局部会形成抑制神经再生的微环境，如损伤区域形成空洞、神经营养因子不足、胶质细胞增生形成瘢痕组织、神经再生抑制因子大量分泌等。神经轴突的生长需要引导和支撑，神经干细胞向神经元的定向分化也需要各种营养因子的帮助。没有水泥沙石和管道不说，还有各种“拦路虎”，再好的铺路工人也回天乏力。
如何解决这种抑制微环境及引导神经再生的难题？中科院遗传与发育生物学所戴建武团队祭出再生医学这个有力“武器”，提出了利用功能生物材料，拮抗损伤后再生抑制信号进而重建有利于神经再生微环境的技术思路。
图1神经再生胶原支架
经过近15年的努力，戴建武再生医学团队成功研发了适合脊髓损伤修复的神经再生胶原支架。将促进神经元分化的生长因子、干细胞或神经再生抑制因子拮抗剂与胶原支架特异结合形成功能神经再生胶原支架移植到脊髓损伤部位，神经可以在胶原支架这个“管道”的支撑和引导下有序生长，神经干细胞可以向神经元分化，瘢痕中再生抑制因子的沉积也会被抑制。
他们创立了大鼠及犬的大段缺损脊髓损伤模型，完成了余只大鼠和余只比格犬的动物实验，证实功能神经再生胶原支架可有效引导神经再生和神经功能恢复，实现了动物脊髓大段缺损后神经修复及功能的恢复。
“搭桥通路”的科学机制是什么？
戴建武再生医学团队通过全横断脊髓损伤动物实验探讨了引导脊髓损伤的再生机制。成年哺乳动物脊髓内存在保持静息状态的干细胞，它们可以在损伤发生时被激活，但极少自发分化为神经元。戴建武团队首先发现脊髓损伤微环境会抑制神经干细胞向神经元定向分化（Wangetal.,PLoSOne,8），而其研制的神经再生胶原支架在脊髓损伤大鼠体内可以有效地诱导移植的外源神经干细胞向神经元分化(Lietal.,Biomaterials,)。通过控释技术建立了新的智能神经再生胶原支架，并证实其在大鼠脊髓损伤区能够明显促进内源性神经干细胞的迁移、神经元发生及运动功能恢复（Fanetal.,ActaBiomaterialia,）。还发现该支架能结合移植的外源神经干细胞，使其最大限度地保留在损伤区域内，避免了移植干细胞的扩散（Xuetal.,AdvancedHealthcareMaterials,，封面文章）。除此之外，医院医院合作，动态分析了大鼠和比格犬脊髓损伤后内源神经干细胞的激活和迁移特征，并发现将智能神经再生胶原支架移植到急性及陈旧性脊髓全横断损伤的比格犬模型之中，均能有效促进损伤区域内神经元的发生、成熟、神经纤维再髓鞘化、突触形成及犬行为学恢复。该研究结果表明通过重塑脊髓损伤微环境来引导内源性神经元的发生可以有效促进脊髓损伤动物的功能恢复（Lietal.,Biomaterials,；Lietal.,ScientificReports,）。
综上所述（or太长不看版），戴建武再生医学团队系统描述了脊髓损伤后内源神经干细胞的激活和迁移特征，提出了智能神经再生胶原支架材料重建损伤部位微环境，引导神经干细胞定向分化为新的神经元，形成神经桥接是脊髓损伤再生修复的主要机制。脊髓再生新机制突破了神经修复依赖于神经轴突生长的传统观念，为脊髓损伤再生修复指明了新方向，为神经再生胶原支架的临床转化提供了理论支持。戴建武认为，脊髓损伤后内源神经干细胞的激活、迁移及分化是脊髓损伤修复的关键步骤，该机理同样适用于其它组织器官的再生修复。
图2神经再生胶原支架修复脊髓损伤的再生机理
新的征途再谱新篇章
年1月16日，戴建武团队在国际上首批开展功能神经再生胶原支架移植治疗脊髓损伤的临床研究，术中首次清理了瘢痕组织并移植了神经再生胶原支架，首批5例患者经过1年的安全性评估未发现与瘢痕清理和神经再生胶原支架移植相关的明显不良反应；在急性完全性脊髓损伤的临床研究中，首批4例患者术后出现运动功能改善（Xiaoetal.,SciChinaLifeSci,；Zhaoetal.,CellTransplantation,）。在后续完全性陈旧性损伤患者中，同样发现部分患者出现感觉功能和运动功能的改善以及神经传导的恢复，完成了临床安全性和初步有效性验证。相关临床研究的入组和后期随访仍在进行中。戴建武再生医学团队在再生医学领域的突破为脊髓损伤这一世界医学难题的解决打开了希望之门。
本研究由中科院遗传发育所戴建武再生医学团队及其合作者完成，相关系列文章均已发表。受到中国国科学院“干细胞与再生医学研究”战略性先导科技专项及中国科学院重点部署项目“组织器官再生与损伤修复”的大力资助。
中央电视台关于脊髓损伤修复临床研究的报道
走近科学《搭建脊髓神经桥》上、下集
来源：中国科学院遗传与发育生物学研究所
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