“舞动”分子让瘫痪小鼠走起来

发布时间: 11月17日

  作者:徐锐

用凝胶处理过的小鼠部分脊髓,其中红色部分为再生的神经纤维(图片来源:Samuel I. Stupp

  如何让瘫痪小鼠恢复行动能力?也许只需一针注射剂。美国西北大学教授Samuel Stupp和同事创造了一种模仿细胞周围基质的自组装凝胶,将其注射在瘫痪小鼠脊髓损伤部位,4周后,小鼠便能够再次行走。

  Stupp等人在近日发表于《科学》的论文中指出,他们创造的这种由蛋白质单元构成的单体材料,可在水中自组装成长链(即超分子纤维),被注射到后腿瘫痪的小鼠脊髓中后,这些纤维会在损伤部位形成凝胶,提供有助于细胞生长的支架,并产生刺激神经再生的信号。

  研究人员在76只小鼠受到损伤的1天后,给这些瘫痪小鼠注射了凝胶或盐溶液制成的安慰剂。他们发现,凝胶能使瘫痪小鼠在注射后4周内行走,而使用安慰剂的小鼠则不能恢复行走能力。

  进一步的研究发现,这种凝胶有助于神经元的再生,并减少损伤部位瘢痕组织(通常会对再生产生障碍)的数量。此外,这种凝胶还能促进血管生长。

  研究人员用两种方法评估了小鼠行走能力。首先,针对治疗后小鼠的脚踝运动能力、身体稳定性等要素,研究人员进行了评定,发现凝胶治疗小鼠得分是安慰剂治疗小鼠得分的3倍。

  其次,通过将小鼠后腿浸在有色染料中,并使其穿过铺有白纸的狭窄跑道,研究小组评估了小鼠的行走能力。测试结果表明,凝胶治疗增加了小鼠步幅的宽度和长度。

  Stupp解释道,这种凝胶的再生效应通过短氨基酸序列附着在单体蛋白质末端得以实现。这些序列产生再生信号,并由脊髓细胞表面的受体接收。

  通过改变这些蛋白质单体的非信号部分,研究小组发现,提高分子进出较大纤维结构的能力可使信号与细胞上更多的受体结合,从而促进瘫痪小鼠恢复。这种让分子“舞动”的方法可逆转瘫痪并修复严重脊髓损伤后的组织。

  治疗完成后,注射剂在12周内即可生物降解为细胞营养物质,然后完全从体内消失,无明显副作用。这是研究人员首次通过改变化学结构以控制分子的集体运动,从而提高治疗效果。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.abh3602