發(fā)布日期：2019-07-23
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(yùn)動失去控制甚至癱瘓。由于交通事故、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(xué)的生物工程學(xué)家利用一種納米粒子，來幫助避免脊髓損傷導(dǎo)致的癱瘓。動物實驗表明，在小鼠受傷后注射這種納米粒子，可以有效促進(jìn)脊髓神經(jīng)再生，幫助恢復(fù)運(yùn)動能力。這項研究成果發(fā)表于《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）。
這種納米粒子之所以能發(fā)揮作用，是因為它們可以有效地“攔截”免疫細(xì)胞。免疫細(xì)胞不是幫助修復(fù)傷口的嗎？通常來說是這樣。被激活的免疫細(xì)胞聚集在傷口周圍，積極地清除死去的細(xì)胞碎片，這個過程可以促進(jìn)組織愈合，并啟動再生和修復(fù)的過程。
然而，在大腦和脊髓組成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，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(jīng)細(xì)胞隔離開來。當(dāng)脊髓受傷，屏障被打破，免疫細(xì)胞得以進(jìn)入受傷區(qū)域，并釋放致炎細(xì)胞因子?；钴S的免疫反應(yīng)非但沒有起到幫助，還讓不習(xí)慣這種“待遇”的脊髓神經(jīng)組織受到更大的損傷，導(dǎo)致神經(jīng)元迅速死亡。
首當(dāng)其沖的就是神經(jīng)的髓鞘。髓鞘裹在神經(jīng)纖維外面，是幫助神經(jīng)傳遞信號的，但炎癥反應(yīng)會在髓鞘形成疤痕，成為脊髓神經(jīng)再生的一大阻礙。
▲本研究負(fù)責(zé)人生物醫(yī)學(xué)工程教授Lonnie Shea（圖片來源：密西根大學(xué)）如何避免免疫系統(tǒng)對神經(jīng)損傷做出過度反應(yīng)呢？Lonnie Shea教授提出了一個想法：“與其去克服免疫應(yīng)答，我們還可以利用免疫應(yīng)答來幫我們促進(jìn)治療反應(yīng)。”
帶著這樣的目的，研究人員設(shè)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(xì)胞的碎片，與循環(huán)系統(tǒng)中引起炎癥的免疫細(xì)胞相結(jié)合，并將它們轉(zhuǎn)移到脾臟，從而間接減輕脊髓受傷區(qū)域的負(fù)擔(dān)。
這些納米粒子由聚乳酸-羥基乙酸共聚物制成，這種材料是一種可降解的高分子有機(jī)化合物，已被FDA批準(zhǔn)用作可再吸收縫合線。由于納米粒子通過大小、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(yīng)。
研究人員在脊髓受傷的小鼠身上檢驗了納米粒子的效果。在小鼠一受傷后就通過靜脈注射把納米顆粒注入小鼠體內(nèi)。連續(xù)注射一周，研究人員觀察到，創(chuàng)傷部位聚集的先天免疫細(xì)胞明顯減少，相比對照組只有1/4！相應(yīng)地，在受傷4周后觀察，神經(jīng)纖維的疤痕也比對照組縮小了一半。
▲小鼠脊髓受傷后立刻注射納米粒子，減少致炎免疫細(xì)胞在受傷部位聚集（圖片來源：參考資料[1]）另一方面，由于改善了微環(huán)境，免疫系統(tǒng)中一些炎癥程度較低的細(xì)胞，比如某些巨噬細(xì)胞，在注射納米粒子后，成功到達(dá)損傷部位，幫助愈合和神經(jīng)再生。
在小鼠脊髓損傷后3個月左右時，研究人員觀察到，那些受傷后立刻注射納米粒子的小鼠，神經(jīng)再生有了明顯的改善。神經(jīng)軸突有40%左右恢復(fù)了髓鞘，幾乎與未受傷的對側(cè)一樣。與此同時，小鼠的后肢運(yùn)動功能顯示出明顯改善。
▲后肢運(yùn)動功能評分顯示，受傷后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(jīng)系統(tǒng)的急救藥，希望可以在患者發(fā)生腦或脊髓損傷后第一時間幫助防止更嚴(yán)重?fù)p傷。
這種治療策略更令人期待的是它或許有更廣泛的應(yīng)用。由于可以有效地靶向免疫細(xì)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癥性疾病患者。
在Shea教授看來，“自身免疫疾病、癌癥、再生等幾乎所有主要疾病都建立在免疫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。如果有工具能夠靶向免疫細(xì)胞并將其重新定向從而達(dá)到預(yù)期反應(yīng)，那在治療或管理疾病方面將大有可為。”
參考資料：
[1] Jonghyuck Park et al., (2019) Intravascular innate immune cells reprogrammed via intravenous nanoparticles to promote functional recovery after spinal cord injury. Proceedings of the National Academy of Sciences. 10.1073/pnas.1820276116
[2] An ‘EpiPen’ for spinal cord injuries. Retrieved Jul 18, from https://news.umich.edu/an-epipen-for-spinal-cord-injuries/
來源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯
