在一项新的研究中，美国西北大学的研究人员开发了一种两亲性超分子肽纤维支架，该支架含有两种促进神经再生的肽序列(超分子肽纤维支架)。单次注射这种支架可以逆转脊髓损伤后的瘫痪并修复脊髓组织。

他们向瘫痪小鼠脊髓周围的组织注射了一种药物。仅仅四周后，老鼠就恢复了行走的能力。

相关研究成果发表在2021年11月12日的《Sciecne》上，论文题目为《增强超分子运动的生物活性支架促进脊髓损伤恢复》。

通过发送生物活性信号来触发细胞修复和再生，这一突破性疗法在五个关键领域极大地改善了严重受损的脊髓:

(1)切断后的神经元可以再生轴突;

(2)胶质瘢痕，即可能对再生和修复造成物理障碍的组织，显著减少;

(3)髓鞘是轴突的绝缘层，对电信号的有效传递起重要作用，并在细胞周围重新形成;

(4)形成功能性血管，向损伤区域的细胞输送营养;

(5)更多运动神经元存活。

在这种治疗完成其功能后，支架在12周内被生物降解为细胞的营养物质，然后完全从体内消失，没有明显的副作用。这是科学家首次通过改变化学结构来控制支架中分子的集体运动，从而提高治疗效果。

该论文的通讯作者、西北大学的Samuel I. Stupp说:“我们的研究旨在找到一种治疗方法，可以防止人们在遭受重大创伤或疾病后瘫痪。几十年来，这一直是科学家面临的主要挑战。因为我们身体的中枢神经系统，包括大脑和脊髓，在受伤或退行性疾病后没有任何明显的自我修复能力。我们将直接向美国食品和药物管理局(FDA)申请批准这种新的治疗方法用于人类患者，因为这些患者目前的治疗选择非常少。”

自20世纪80年代以来，脊髓损伤患者的预期寿命并没有提高

根据美国国家脊髓损伤统计中心的数据，目前美国有近30万人患有脊髓损伤。

这些病人的生活可能非常困难。不到3%的脊髓完全损伤患者能恢复基本的身体功能。

大约30%的人在初次受伤后每年至少会再次住院一次，每个病人一生中平均要花费数百万美元的医疗费用。

脊髓损伤患者的预期寿命明显低于无脊髓损伤患者，自20世纪80年代以来一直没有改善。

Stupp说:“目前还没有触发脊髓再生的治疗方法。我想改变脊髓损伤的临床结果并解决这个问题因为它可能会对病人的生活产生巨大的影响。

解决脊髓损伤问题。新的科学发现可能会对神经退行性疾病和中风策略产生影响。”

使用这个支架与移动目标结合

Stupp的新突破疗法背后的秘密是调整支架中的分子运动，这样它们就能找到并正确地与不断移动的细胞受体结合。

这种支架以液体形式注射后，立即在体内凝结成一个复杂的纳米纤维网络，模拟脊髓的细胞外基质。

通过匹配细胞外基质的结构，模拟生物分子的运动，将信号整合到受体中，这种合成支架可以与细胞进行通信。

Stupp说:“神经元和其他细胞中的受体在不断移动。我们研究的关键创新是控制纳米纤维中超过10万个分子的集体运动，这是以前从未做过的。

通过使这些分子移动，甚至暂时跳出这个两亲性超分子肽纤维支架的结构。它们可以更有效地与细胞表面的受体结合。”

Stupp和他的团队发现，通过在这个支架中制造两亲性单体的肽序列，使信号转导区域外的一个四肽域发生突变，它可以更快地移动，并增强这个支架中的分子运动。，从而对瘫痪小鼠产生更大的疗效。

他们还证实，在人体细胞的体外实验中，分子运动增强的两亲性超分子肽纤维支架表现更好，表明生物活性和细胞信号传导增强。

Stupp说:“考虑到细胞本身和它们的受体一直在运动，你可以想象，运动得更快的分子将更经常地遇到这些受体。如果这些分子反应缓慢且不那么‘社会化’，它们可能永远都不会与这些细胞接触。”

一次注射，两个信号

一旦连接到细胞中相应的受体，在支架中移动的两个肽序列分子就会触发两级联信号，这对脊髓修复至关重要。

一个信号激活跨膜受体β1-整合素，它促进脊髓轴突神经元长尾的再生。

与电线类似，轴突在大脑和身体其他部位之间发送信号。切断或破坏轴突会导致身体失去感觉，甚至瘫痪。另一方面，修复轴突可以增加身体和大脑之间的交流。

第二种信号激活碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，这有助于神经元在损伤后存活，因为它可以使其他类型的细胞增殖，并促进神经元和组织修复所需的关键细胞的丧失。滋养血管，使其再生。该疗法还可以诱导轴突周围髓鞘的重塑，减少胶质瘢痕，这是阻止脊髓愈合的物理屏障。

Zaida álvarez是这篇论文的第一作者，也是Stupp实验室的前研究助理教授，他说:“这项研究中使用的两种信号模拟了诱导所需的生物反应所需的天然蛋白质。但蛋白质的半衰期极短，生产成本高。我们合成的信号是一个短的，修饰过的肽序列。当数千个这样的肽序列结合在一起时，它们将存活数周并维持生物活性。最终的结果是更昂贵的生产低，更长的持续时间的治疗。”

通用应用程序

尽管这种新疗法可能被用于预防重大创伤(车祸、跌倒、运动事故和枪伤)和疾病后的瘫痪，斯特普认为，“超分子运动”是生物学活动的一个关键元素，这一基本发现可以应用于其他疗法和目标。

Stupp博士表示:“在受到中风和肌萎缩侧索硬化症、帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病影响的脊髓和大脑中成功再生的中枢神经系统组织。中枢神经系统的组织结构相似。此外，我们关于控制分子组装运动以增强细胞信号传递的基本发现可能普遍适用于整个生物医学目标。”

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(来源:互联网,仅参考)