研究團隊使用剪切稀化水凝膠代替鹽溶液，有望為多發性硬化癥和其他神經系統疾病帶來新療法

當大腦和脊髓神經纖維周圍的髓鞘受損時，會導致多種衰弱性疾病，限制行動能力、抑制獨立性并縮短壽命。多發性硬化癥 (MS) 是最常見的脫髓鞘疾病，每年影響全球超過250萬人。

間充質干細胞治療此類疾病的結果往往需要花費大量的時間，因為移植的細胞在發揮作用之前就死亡了。事實上，移植到脊髓損傷患者體內的神經祖細胞 (NPC) 中，超過95%在注射后死亡。部分原因是注射細胞的過程可能會損壞它們。

大多數干細胞在注射到大腦后會死亡-這項新技術可能會改變這一現狀

布法羅大學的兩名研究人員正在研究一種可能的解決方案：將剪切稀化水凝膠 (STH) 注射到大腦中，以保護細胞并使治療更成功。

紐約州立大學工程與應用科學學院化學與生物工程系杰出教授Stelios Andreadis博士和雅各布醫學與生物醫學科學學院藥理學與毒理學系教授兼布法羅大學神經科學項目主任Fraser Sim博士最近獲得了美國國家神經疾病和中風研究所頒發的一筆為期五年、價值290萬美元的資助，以進一步研究這項技術。

“STH 已成為注射施萬細胞和少突膠質細胞（大腦和脊髓中形成髓鞘的細胞）的有希望的候選對象，”安德烈亞迪斯說，他也是布法羅大學細胞、基因和組織工程 (CGTE) 中心的主任，Sim是該中心的成員之一。“我們計劃開展的工作對再生醫學具有重要意義，因為它有可能開發出新的策略來增強干細胞輸送，以治療目前仍無法治愈的嚴重神經系統疾病。”

剪切稀化水凝膠的工作原理

安德烈亞迪斯解釋說，這種水凝膠之所以被稱為剪切稀化，是因為一旦你將它們放入注射器并施加壓力，它們就會變成液體形式。

“它們會根據剪切應力改變粘度，注射后，當力消失時，它們會變回凝膠形式，”他說。“隨著剪切速率的增加，從固體到流體的快速轉變對于成功注射和細胞保護至關重要。”

STH 的設計也是為了模擬腦組織的機械特性，例如硬度。而且治療是微創的。

安德烈亞迪斯說：“我們不是通過手術打開大腦，而是使用注射器進行所謂的立體定向手術。”

西姆說，到目前為止，科學家們基本上都是將干細胞放入簡單的鹽水中然后植入體內。

“他們只是接受了這樣一個事實，即移植后許多細胞會死亡，”西姆說，他的實驗室研究人類大腦中細胞命運的分子控制以及駐留干細胞和祖細胞的體內平衡。

“利用水凝膠，我們可以引入不同的因素，使細胞克服多發性硬化癥病變中存在的抑制環境，”Sim說道。“我們認為，與使用鹽溶液中的細胞的傳統方法相比，這將改善細胞療法的效果。”

在不產生髓鞘的動物模型上進行測試

幾年前，兩位研究人員開始探索 STH 技術，將人類細胞移植到一種不能自然產生髓鞘的小鼠的大腦中。

“這只老鼠的狀況模擬了人類先天性髓鞘發育不全疾病，如佩利扎烏斯-梅茨巴赫病，這是一種罕見的漸進性退行性中樞神經系統疾病，”安德烈亞迪斯說。“我們發現，植入水凝膠顯著提高了移植細胞的存活率，并在植入后12周增強了大腦的神經修復。”

下一步是在更大的動物模型上進行測試，這些動物的大腦尺寸更接近人類。他們正在尋找以下問題的答案：你需要多少細胞？這些細胞是否進入了我們希望它們進入的大腦部位？它們是否遷移到了它們不應該遷移的地方？

安德烈亞迪斯表示：“這些是我們將在未來幾年在最近的美國國立衛生研究院研究經費的支持下研究的一些問題。”

“這是一個將生物材料科學和工程與神經科學結合起來開發治療策略的絕佳機會，希望這種策略能夠應用于臨床治療多發性硬化癥等毀滅性疾病和病癥，”安德烈亞迪斯解釋道。

“雖然目前尚無治愈方法，但我們希望開發一種成功的治療方法，可以限制疾病的發展并改善多發性硬化癥患者和其他患有神經系統疾病的人的生活質量。”

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