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新的凝膠材料讓脊髓損傷的癱瘓鼠,再度行走

記得有一次參加學術研討會,和一位教授被安排在同一間寢室。我問她怎麼會進入生醫研究的領域,特別是脊隨損傷的各種研究,她回我說她念的是電機,想說電線斷了都可以接起來,脊髓神經斷了應該也可以接起來,怎麼大家都接不起來呢?就讓她來試試看吧!因此踏入生醫研究的領域。確實,重新接起來不是完全沒可能,科學家正在努力中。

什麼凝膠材料?

最近一篇在Science發表的研究,對脊髓損傷因而癱瘓無法行走的的小鼠,在損傷部位注入一種物質,能自我組成凝膠,四週後小鼠可以再度行走。這裡的凝膠模擬常見於細胞附近的基質,這個基質提供幫助細胞成長的支架,也提供刺激神經再生的訊號。這裡的基質到底是什麼呢?這篇研究的團隊,美國芝加哥西北大學的科學家說明,它是一種用蛋白單位單體(monomers)製成,能在水中自我組成長鏈的東西,稱作超分子纖絲(supramolecular fibrils)。也就是這樣的特性,將之注入小鼠的脊髓損傷部位,這些纖絲形成凝膠。簡言之,注入的是超分子纖絲,注入受傷部位後自動組成凝膠。

小鼠實驗

這篇研究在76隻癱瘓小鼠受傷後的一天,於受傷部位給予凝膠的材料或者給予對照組的鹽溶液,之後四週內發現給予凝膠材料治療的小鼠,能再度行走;給予鹽溶液的小鼠還是無法行走。仔細觀察斷掉的神經,發現在凝膠能減少神經末端結痂的量、增加血管生長,也就是減少了神經再生的阻礙,提供更多營養給脊髓細胞。

怎麼說小鼠又能行走了?有兩種評估方式。第一,用一個整體的分數評估膝關節運動、身體穩定性,還有行走時腳掌的放置和跨步小。獲得凝膠材料治療的小鼠分數是對照組的三倍。第二種方式,則是讓小鼠的後腳沾上顏料,再讓他們行走過一個放上白紙的窄通道,腳掌印在紙上的顏料可以顯示小鼠走路跨步的寬度和長度。如果步伐的寬度和長度越大,則是支配肌肉的神經再生的越好。

刺激神經再生

在』支架』的功能外,前面也提到凝膠能提供刺激神經再生的訊號,這裡講的其實是在單體蛋白質(monomer protein)末端的胺基酸短序列,這個序列提供的再生訊號,能被脊髓細胞表面的接受器接收。

此外,科學家也嘗試轉換單體(monomer)的非訊號部分,發現增加分子在大纖維內外移動的能力,能增小鼠恢復力,這或許是因為移動增加了,也增加了訊號被接收的機會。

癱瘓鼠神經,紅色是接受凝膠治療後,再生出來的部分。
癱瘓鼠神經,紅色是接受凝膠治療後,再生出來的部分。圖片來自: NewScientist/Samuel I. Stupp

有沒有聽起來很振奮人心?脊髓神經要能接上再生,過去已經有不少研究。但每一篇新的研究出來,都提供一種新的方法,讓脊髓神傷的治療更進一步。試想這個研發若是成功,未來可以是一種液體,打入脊髓損傷部位,過幾個月後能刺激神經再生,慢慢將斷掉的神經接起來。

文章參考: Science

圖片來源: NewScientist

【作者簡介】 BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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