新型水凝膠干細胞療法可修復(fù)腦損傷

■傅昭儀

腦卒中俗稱中風，具有發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高、復(fù)發(fā)率高以及并發(fā)癥多的特點，醫(yī)學(xué)界把它同冠心病、癌癥并列為威脅人類健康的三大疾病之一。臨床上，針對腦卒中的關(guān)鍵急性期仍缺乏有效和安全的療法，這就促使研究人員不斷探索新的療法以減少腦損傷。

近年來，隨著再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，干細胞療法進入人們的視野，科學(xué)家們認為，干細胞可通過卒中后在腦組織內(nèi)移植和分化來修復(fù)受損細胞。還有研究發(fā)現(xiàn)，干細胞強大的旁分泌功能對減輕腦卒中后損傷和改善神經(jīng)功能障礙具有良好的保護作用。在發(fā)生腦卒中等損傷后，大腦中會有一個死區(qū)，需要臨時血液供應(yīng)來支持細胞，直到血液系統(tǒng)修復(fù)。而干細胞能夠維持中風后腦血流量，促進微血管及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)，調(diào)節(jié)腦卒中后炎癥反應(yīng)，從而防止卒中后急性腦損傷。

雖然干細胞療法具有一定的可行性，但科研人員一直面臨著一個主要挑戰(zhàn)，即如何保持干細胞存活足夠長的時間，使它們在插入身體受損部位時，可以創(chuàng)建新組織所需的細胞。

近日，澳大利亞國立大學(xué)和墨爾本大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新型“混合”水凝膠，可以同時將干細胞和氧氣遞送到小鼠損傷部位，并保持干細胞存活，直到血管形成可以自然發(fā)生。該研究成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上。

水凝膠是一類極為親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠，它能在水中迅速溶脹，并在此溶脹狀態(tài)吸收大量的水而不溶解。由于具有制備簡單、機械強度和彈性可調(diào)、組織相容性高、降解產(chǎn)物無害等優(yōu)點，水凝膠常被用于神經(jīng)組織修復(fù)。水凝膠材料還可以為細胞、藥物和生物分子提供良好的微環(huán)境，是干細胞治療中非常適合的載體工具。

不過在水凝膠遞送藥物的過程中也可能會遇到與缺氧相關(guān)的問題，導(dǎo)致干細胞存活、分化和功能整合不良等。對此，研究人員希望利用天然存在的氧結(jié)合蛋白，如肌紅蛋白，將氧氣直接輸送到組織，以改善干細胞移植結(jié)果。在研究過程中，研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種基于肌紅蛋白的合成蛋白質(zhì)———在抹香鯨和馬的心肌中高濃度存在的天然蛋白，將其添加到水凝膠中，能提供持續(xù)的氧氣釋放，確保干細胞在遞送過程中存活，進一步發(fā)育成腦組織修復(fù)所需的細胞。

在最新的小鼠實驗中，研究人員證實，結(jié)合了肌紅蛋白和干細胞的水凝膠成功修復(fù)了受傷小鼠的腦組織。與不含肌紅蛋白的水凝膠相比，健康大腦功能所需的新干細胞存活和生長都顯著增強。

該實驗是水凝膠中實現(xiàn)氧氣輸送和干細胞移植長期存活的第一個證據(jù)。該研究成果提高了未來在人體治療中生長新組織的可能性，將有利于大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)及多個身體部位的干細胞治療。