【ADV SCI】世界首次——人工脊髓植入物有望使瘫痪者恢复站立和行走！

特拉维夫大学Sagol再生生物技术中心的研究人员首次设计了3D人体脊髓组织，并将其植入长期慢性瘫痪的实验室模型中。结果非常令人鼓舞: 恢复行走能力的成功率约为80%。现在，研究人员正在为研究的下一阶段做准备:在人类患者身上进行临床试验。他们希望在几年内，这种工程组织将被植入瘫痪的人体内，使他们能够再次站立和行走。

这项开创性的研究是由Tal Dvir教授的研究团队领导的，他们来自Sagol再生生物技术中心、Shmunis生物医学和癌症研究学院以及特拉维夫大学生物医学工程系。这项研究的结果发表在《Advanced Science》杂志上，发表了一篇题为“Regenerating the Injured Spinal Cord at the Chronic Phase by Engineered iPSCs-Derived 3D Neuronal Networks”的文章:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105694

为了重新连接受伤的脊髓(SC)，研究人员曾提出了多种方法，包括在急性期将不同类型的细胞或生物材料移植到损伤部位。施万细胞、神经干细胞(NSCs)或神经祖细胞(NPCs)、或间充质干细胞的植入已被研究为一种潜在的SC损伤治疗方法。然而，有两个问题可能会危及治疗的成功，即对异体或异体细胞的免疫反应可能会促进细胞排斥反应，以及游离细胞的植入，无法组织成一个功能网络。

为了克服排斥反应的风险，可以使用诱导多能干细胞(iPSCs)。在这种方法中，患者的体细胞被重新编程，使其成为多能细胞，然后分化为所需的细胞谱系。受损SC再生中最常见的策略不是直接应用未分化细胞，而是移植各种iPSC衍生的细胞系。

Dvir教授说:“我们的技术是基于从病人的腹部脂肪组织中取一小块切片。这个组织，像我们身体的所有组织一样，由细胞和细胞外基质(包括胶原和糖等物质)组成。将细胞从细胞外基质中分离出来后，我们使用基因工程对细胞进行重新编程，使它们恢复到类似于胚胎干细胞的状态——也就是能够变成身体中任何类型细胞的细胞。从细胞外基质中，我们生产了一种个性化的水凝胶，植入后不会引起免疫反应或排斥反应。然后，我们将干细胞封装在水凝胶中，在模仿脊髓胚胎发育的过程中，我们将细胞转化为包含运动神经元的神经元网络的3D植入物。”

接受和未接受治疗的损伤脊髓的核磁共振成像

脊髓治疗图像

然后将人体脊髓植入物植入实验室模型中，实验模型分为两组: 一组是最近才瘫痪的(急性模型)，另一组是瘫痪时间较长的(相当于人类一年的时间)(慢性模型)。在植入后，100%的急性麻痹实验室模型和80%的慢性麻痹实验室模型恢复了行走能力。

Dvir教授表示:“模型动物经历了一个快速的康复过程，最后它们可以很好地行走。这是世界上第一次在动物模型中植入工程人体组织来恢复长期慢性瘫痪——这是与人类瘫痪治疗最相关的模型。世界上有数百万人由于脊髓损伤而瘫痪，而且目前仍没有有效的治疗方法。年纪很小就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、经济和健康方面的代价。我们的目标是为每个瘫痪的人生产个性化的脊髓植入物，使受损组织的再生没有排斥反应的风险。”

基于Dvir教授实验室开发的革命性器官工程技术，他与行业合作伙伴于2019年创建了Matricelf (matricelf.com)。该公司将Dvir教授的方法应用于脊髓植入治疗，目的是让瘫痪患者获得商业化治疗。

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Dvir教授是Sagol再生生物技术中心的负责人，他总结说:“我们希望在未来几年内达到人体临床试验的阶段，并最终让这些患者重新站立起来。该公司的临床前项目已经与FDA进行了讨论。由于我们在再生医学领域提出了一项先进的技术，而且目前对于瘫痪患者还没有其他替代方案，我们有充分的理由期待我们的技术相对较快地获得批准。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://medicalxpress.com/news/2022-02-world-first-human-spinal-cord-implants.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。