身体不擅长修复神经损伤。对于今年将遭受脊髓损伤（SCI）的近一百万人来说，这是个坏消息。手术干预和物理疗法
身体不擅长修复神经损伤。对于今年将遭受脊髓损伤（SCI）的近一百万人来说，这是个坏消息。 SCI后，手术干预和物理疗法改善了运动技能的恢复，但很少见。有一些化合物可以刺激培养皿中的神经修复，但我们不知道如何将这些化合物用于生物体。
一群研究人员可能已经弄清楚了如何。根据科学上发表的一项研究，严重的SCI瘫痪的小鼠恢复了单次注射新治疗后三周行走的能力。他们的秘密？在果冻中做毒品舞。
神经胶质疤痕：朋友和敌人
令人惊讶的是，脊髓的初始机械损伤很少是瘫痪的直接原因。最初的事件确实杀死了许多细胞和截肢轴突（彼此连接神经元的长，分支状的延伸剂）。但是，该事件很少会切断受伤部位的所有轴突。如果至少有5％的原始神经连接仍然存在，则可以持续神经功能（例如，对于肌肉控制或感觉感知）。但是，此初始事件启动了导致瘫痪的级联反应。
受伤发生后，时钟开始。几分钟之内，垂死的神经元将其细胞含量泄漏到局部环境中，从而触发炎症。免疫细胞从血管中涌出并进入损伤部位。他们的工作是清除受损的组织，为发生再生提供空间。不幸的是，此过程还会导致对剩下的少数健康神经元的附带损害。如果剩余的轴突被切断，恢复的机会几乎消失了。
在几个小时内，神经系统的细胞就会意识到迫在眉睫的危险。神经胶质细胞（神经元对神经元起支持作用的神经系统细胞）释放限制炎症扩散的化学物质。为了增加其调节能力，神经胶质细胞复制。很多。更多的神经胶质细胞意味着更多控制炎症的能力。几天之内，有一组神经胶质细胞，彼此密集地挤满了。炎症是控制的，但成本很高。密集的细胞在整个脊髓上形成一个字面的屏障：神经胶质疤痕。虽然剩余的健康神经元是安全的，但再生轴突可能需要数十年的时间 – 如果它完全发生。几十年来，科学家认为去除或防止神经胶质疤痕是从脊髓损伤中恢复的关键。但这并不像从组织中切出疤痕那样简单。这就像试图从您的手上割断疤痕一样；这只会导致更大的疤痕。实际上，研究表明，通过手术去除疤痕会导致轴突再生较少，而不是不去除疤痕。事实证明，即使疤痕充当再生的障碍，它也提供了一个稳定剩余神经元之间通信并刺激轴突再生的环境（尽管以非常缓慢的速度）。
因此，当一支西北大学的研究人员开始设计SCI治疗性时，他们知道这必须防止形成茂密的障碍，同时还可以模仿稳定的，再生的环境。
果冻和跳舞的成长信号
细胞被悬浮在称为细胞外基质（ECM）的环境中，就像地球如何悬浮在空间中。像空间一样，ECM曾经被认为是惰性的 – 只是单元浮动的地方。但是空间不是惰性的。这是活动的混乱乐团：引力力，辐射和偶尔的岩石部分，所有这些都影响了我们的星球。同样，ECM也不是惰性的，它会影响细胞的表现。ECM的键成分包括长的纳米纤维，由蛋白质集合组成，这些蛋白质的集合（例如胶原蛋白（例如胶原蛋白），用于使jell中的主要成分在果冻中成为主要成分。 -o）并提供生物学信号（例如告诉细胞复制的生长信号）。 ECM不断改建以支持其居民细胞。例如，在细胞再生过程中，干细胞需要通过生长信号连续刺激。局部细胞产生生长信号分子，ECM重塑本身以捕获分子，使它们保持在干细胞旁边，而不是漫无目的地漂浮。
在过去的几十年中，已经证明了一种有趣的化合物可以模仿ECM的纤维结构。 2008年，再生医学专家塞缪尔·斯图普（Samuel Stupp）与一组神经生物学家合作，以表明生长信号可以嵌入该化合物中，并且所得的溶液可以在小鼠中轻度脊髓损伤后恢复部分运动功能。但是Stupp对化合物如何做得多于恢复部分功能有一个想法：使成长信号舞蹈。
斯图普说：“神经元和其他细胞中的受体不断四处移动。” “我们的研究中从未做过的关键创新是控制纳米纤维中超过100,000个分子的集体运动。通过使分子移动，“舞蹈”甚至从这些结构中暂时跳出，称为超分子聚合物，它们能够与受体更有效地连接。互动。由于这些相互作用是可逆的，因此单体持续运动，暂时分离并与集体纳米纤维重新缔合。 Stupps假设增加关联率将有助于增长信号更有效地与神经受体相互作用，从而改善神经元的再生。从本质上讲，他想在“果冻”舞蹈中以与神经受体相同的曲调制作毒品。
超分子聚合物（右）由自组装成纳米纤维的单体（左）组成，创建了一个具有类似细胞外基质的结构结构的环境。 Stupps及其团队将生长信号附加到刺激轴突再生并抑制神经胶质疤痕形成的单体上。 （学分：Zaidaálvarez等人，科学，2021年）
为此，他们在生长信号分子中产生了小突变。这些突变不会影响分子的生物学功能，但确实使它们以较高的速率解离和重新分离。然后，他们测试了新疗法：严重的脊髓损伤后24小时，用高弹性超分子聚合物溶液，低弹性超分子聚合物溶液或盐水（用作对照）治疗小鼠。如果他们的假设正确，用高运动解决方案处理的小鼠应该恢复最多。
三周后，接受高弹性溶液的小鼠比接受低运动溶液的小鼠的肌肉对照（即走路的能力）高50％，而对照的肌肉对照比接受盐水的小鼠的控制率更高。 12周后，注射高弹性溶液的小鼠表现出比对照组的轴突再生50倍。另外，该治疗阻塞了神经胶质疤痕的形成。
尽管肌肉控制的改善令人印象深刻，但它可能无法揭示治疗性的全部潜力。这些小鼠在康复过程中没有接受物理治疗，但是一个人会接受。在物理治疗期间，现有的神经元会重新训练以行走。可用的神经连接越多，重新训练就越容易。
尽管我们尚不知道这些发现是否会转化为人类模型，但研究人员确实观察到他们的高运动解决方案在刺激实验室中人类神经祖细胞的生长方面也更有效。斯图普说：“我们将直接去FDA开始获得这种新疗法批准用于人类患者的过程。”
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