大多数干细胞在注射到大脑后会死亡-这项新技术可能会改变这一现状

研究团队使用剪切稀化水凝胶代替盐溶液，有望为多发性硬化症和其他神经系统疾病带来新疗法

当大脑和脊髓神经纤维周围的髓鞘受损时，会导致多种衰弱性疾病，限制行动能力、抑制独立性并缩短寿命。多发性硬化症 (MS) 是最常见的脱髓鞘疾病，每年影响全球超过250万人。

间充质干细胞治疗此类疾病的结果往往需要花费大量的时间，因为移植的细胞在发挥作用之前就死亡了。事实上，移植到脊髓损伤患者体内的神经祖细胞 (NPC) 中，超过95%在注射后死亡。部分原因是注射细胞的过程可能会损坏它们。

布法罗大学的两名研究人员正在研究一种可能的解决方案：将剪切稀化水凝胶 (STH) 注射到大脑中，以保护细胞并使治疗更成功。

纽约州立大学工程与应用科学学院化学与生物工程系杰出教授Stelios Andreadis博士和雅各布医学与生物医学科学学院药理学与毒理学系教授兼布法罗大学神经科学项目主任Fraser Sim博士最近获得了美国国家神经疾病和中风研究所颁发的一笔为期五年、价值290万美元的资助，以进一步研究这项技术。

“STH 已成为注射施万细胞和少突胶质细胞（大脑和脊髓中形成髓鞘的细胞）的有希望的候选对象，”安德烈亚迪斯说，他也是布法罗大学细胞、基因和组织工程 (CGTE) 中心的主任，Sim是该中心的成员之一。“我们计划开展的工作对再生医学具有重要意义，因为它有可能开发出新的策略来增强干细胞输送，以治疗目前仍无法治愈的严重神经系统疾病。”

剪切稀化水凝胶的工作原理

安德烈亚迪斯解释说，这种水凝胶之所以被称为剪切稀化，是因为一旦你将它们放入注射器并施加压力，它们就会变成液体形式。

“它们会根据剪切应力改变粘度，注射后，当力消失时，它们会变回凝胶形式，”他说。“随着剪切速率的增加，从固体到流体的快速转变对于成功注射和细胞保护至关重要。”

STH 的设计也是为了模拟脑组织的机械特性，例如硬度。而且治疗是微创的。

安德烈亚迪斯说：“我们不是通过手术打开大脑，而是使用注射器进行所谓的立体定向手术。”

西姆说，到目前为止，科学家们基本上都是将干细胞放入简单的盐水中然后植入体内。

“他们只是接受了这样一个事实，即移植后许多细胞会死亡，”西姆说，他的实验室研究人类大脑中细胞命运的分子控制以及驻留干细胞和祖细胞的体内平衡。

“利用水凝胶，我们可以引入不同的因素，使细胞克服多发性硬化症病变中存在的抑制环境，”Sim说道。“我们认为，与使用盐溶液中的细胞的传统方法相比，这将改善细胞疗法的效果。”

在不产生髓鞘的动物模型上进行测试

几年前，两位研究人员开始探索 STH 技术，将人类细胞移植到一种不能自然产生髓鞘的小鼠的大脑中。

“这只老鼠的状况模拟了人类先天性髓鞘发育不全疾病，如佩利扎乌斯-梅茨巴赫病，这是一种罕见的渐进性退行性中枢神经系统疾病，”安德烈亚迪斯说。“我们发现，植入水凝胶显著提高了移植细胞的存活率，并在植入后12周增强了大脑的神经修复。”

下一步是在更大的动物模型上进行测试，这些动物的大脑尺寸更接近人类。他们正在寻找以下问题的答案：你需要多少细胞？这些细胞是否进入了我们希望它们进入的大脑部位？它们是否迁移到了它们不应该迁移的地方？

安德烈亚迪斯表示：“这些是我们将在未来几年在最近的美国国立卫生研究院研究经费的支持下研究的一些问题。”

“这是一个将生物材料科学和工程与神经科学结合起来开发治疗策略的绝佳机会，希望这种策略能够应用于临床治疗多发性硬化症等毁灭性疾病和病症，”安德烈亚迪斯解释道。

“虽然目前尚无治愈方法，但我们希望开发一种成功的治疗方法，可以限制疾病的发展并改善多发性硬化症患者和其他患有神经系统疾病的人的生活质量。”

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