新型水凝膠干細胞療法可修復腦損傷

■傅昭儀

腦卒中俗稱中風，具有發病率高、死亡率高、致殘率高、復發率高以及并發癥多的特點，醫學界把它同冠心病、癌癥并列為威脅人類健康的三大疾病之一。臨床上，針對腦卒中的關鍵急性期仍缺乏有效和安全的療法，這就促使研究人員不斷探索新的療法以減少腦損傷。

近年來，隨著再生醫學的發展，干細胞療法進入人們的視野，科學家們認為，干細胞可通過卒中后在腦組織內移植和分化來修復受損細胞。還有研究發現，干細胞強大的旁分泌功能對減輕腦卒中后損傷和改善神經功能障礙具有良好的保護作用。在發生腦卒中等損傷后，大腦中會有一個死區，需要臨時血液供應來支持細胞，直到血液系統修復。而干細胞能夠維持中風后腦血流量，促進微血管及神經網絡修復，調節腦卒中后炎癥反應，從而防止卒中后急性腦損傷。

雖然干細胞療法具有一定的可行性，但科研人員一直面臨著一個主要挑戰，即如何保持干細胞存活足夠長的時間，使它們在插入身體受損部位時，可以創建新組織所需的細胞。

近日，澳大利亞國立大學和墨爾本大學的研究人員開發了一種新型“混合”水凝膠，可以同時將干細胞和氧氣遞送到小鼠損傷部位，并保持干細胞存活，直到血管形成可以自然發生。該研究成果發表在最新一期《自然·通訊》上。

水凝膠是一類極為親水的三維網絡結構凝膠，它能在水中迅速溶脹，并在此溶脹狀態吸收大量的水而不溶解。由于具有制備簡單、機械強度和彈性可調、組織相容性高、降解產物無害等優點，水凝膠常被用于神經組織修復。水凝膠材料還可以為細胞、藥物和生物分子提供良好的微環境，是干細胞治療中非常適合的載體工具。

不過在水凝膠遞送藥物的過程中也可能會遇到與缺氧相關的問題，導致干細胞存活、分化和功能整合不良等。對此，研究人員希望利用天然存在的氧結合蛋白，如肌紅蛋白，將氧氣直接輸送到組織，以改善干細胞移植結果。在研究過程中，研究團隊發現了一種基于肌紅蛋白的合成蛋白質———在抹香鯨和馬的心肌中高濃度存在的天然蛋白，將其添加到水凝膠中，能提供持續的氧氣釋放，確保干細胞在遞送過程中存活，進一步發育成腦組織修復所需的細胞。

在最新的小鼠實驗中，研究人員證實，結合了肌紅蛋白和干細胞的水凝膠成功修復了受傷小鼠的腦組織。與不含肌紅蛋白的水凝膠相比，健康大腦功能所需的新干細胞存活和生長都顯著增強。

該實驗是水凝膠中實現氧氣輸送和干細胞移植長期存活的第一個證據。該研究成果提高了未來在人體治療中生長新組織的可能性，將有利于大腦和中樞神經系統及多個身體部位的干細胞治療。