以色列的研究人员设计出的功能性人类脊髓植入物，可帮助脊髓受伤的人恢复行走。这项技术通过模拟脊髓的胚胎发育过程，将人体其他部位的组织进行转化。该脊髓植入物可使80%的慢性瘫痪小鼠恢复行走。
每年，全世界有多达50万人遭受脊髓损伤。其中绝大多数由创伤事件引起，包括突然的打击性骨折、脱臼、粉碎以及一个或多个椎骨压迫，还有被外物穿透身体造成的脊髓切断。此类创伤性脊髓损伤对健康和生活质量都有着灾难性的影响。
在初次损伤后的几周内，由炎症和其他症状引起的进行性组织损伤通常会导致疤痕组织的形成。这种胶质瘢痕不利于细胞生长，妨碍组织修复和自然神经再生。治疗瘫痪的策略集中在桥接疤痕组织以重新连接脊髓。但这并不容易，令脊髓再生的细胞会被患者的免疫系统排斥，并且它们还缺乏一种得以在胶质瘢痕的恶劣微环境中生长结构基质。
特拉维夫大学（Tel Aviv University）的组织工程专家 Tal Dvir 和他的同事们认为，解决问题的关键是将脊髓植入物培植到病人自身的组织中。几年前，他们开发了一种新的技术来制造这种植入物。他们从患者的腹部脂肪中提取小样本，制造出一种温度敏感的水凝胶和干细胞，能够产生几种不同类型的细胞。研究人员证明，水凝胶通过生产包括心脏和脊髓组织在内的多种功能植入物，以促进细胞以自然的方式生长。
Dvir解释说，像所有组织一样，腹部脂肪由细胞和细胞外间质组成。他说：“在将细胞从细胞外间质分离出来之后，我们利用基因工程重新编码这些细胞，使它们恢复到类似于胚胎干细胞的状态——也就是说，能变成体内任何类型的细胞。从细胞外间质中，我们研制出了个性化水凝胶，将其植入后不会引起免疫反应或排斥反应。然后将干细胞封装在水凝胶中，在一个模拟脊髓胚胎发育的过程中，将这些细胞转化为含有运动神经元的神经网络的3D植入物。”
在《先进科学》（Advanced Science）上发表的最新研究中，研究人员在老鼠身上植入了实验室培养的脊髓植入物。这些植入物用猪的细胞外间质和人类腹部脂肪产生的干细胞制成的。当老鼠在第一个脊髓损伤后立即接受移植时，100% 的老鼠恢复了行走能力。然而，在这个阶段治疗人类是不切实际的，因为人类的受伤程度尚未可知，而且设计个性化的植入物需要数周时间。
为了测试一个更加现实的情况，即疤痕组织已经完全发育并且恢复已经达到平衡，研究人员在脊髓损伤6周的小鼠体内放入植入物。研究人员解释说，这类似于人类受伤后一年的情况。六周后，80% 的老鼠又能走路了。
纤维束造影：根据穿过脊髓损伤部位的神经元束数量来判断，用植入物治疗的小鼠在受损神经元束的保存或修复方面表现得更好。左上：治疗前 右上：细胞 左下：水凝胶 右下：植入物 | Sagol再生生物技术中心
小鼠的恢复速度很快。治疗后四周，医学成像显示出完好的神经纤维穿过了损伤部位。在接受植入物后的几个星期里，老鼠走路时错步减少，表明其逐渐在协调性、脚部感觉、运动和知觉恢复等方面均有所改善。实验动物在接受脊髓植入后四周进行运动测试，其各种感觉均显示出明显的恢复。
用石墨烯治疗脊髓损伤
“全世界有数以百万计的人由于脊髓损伤而瘫痪，但是仍然没有有效的治疗方法。”Dvir 说，“幼时受伤的人注定要在轮椅上度过余生，承担瘫痪带来的所有社会、经济以及与健康有关的代价。我们的目标是为每一个瘫痪的人制造个性化的脊髓植入物，使受损组织能够再生而不会有排斥的风险。”
参考文献
https：//physicsworld.com/a/engineered-spinal-cord-implants-restore-movement-to-paralysed-mice/
本文转自我是科学家iScientist
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