發布日期：2019-07-23

　　脊髓受傷的那一刻，往往意味著身體開始退化，很可能造成肢體和身軀肌肉無力、感覺喪失、運動失去控制甚至癱瘓。由于交通事故、跌傷或暴力等種種原因，全世界每年有25萬~50萬人脊髓受損。

　　近期，美國密西根大學的生物工程學家利用一種納米粒子，來幫助避免脊髓損傷導致的癱瘓。動物實驗表明，在小鼠受傷后注射這種納米粒子，可以有效促進脊髓神經再生，幫助恢復運動能力。這項研究成果發表于《美國科學院院刊》（PNAS）。

　　這種納米粒子之所以能發揮作用，是因為它們可以有效地“攔截”免疫細胞。免疫細胞不是幫助修復傷口的嗎？通常來說是這樣。被激活的免疫細胞聚集在傷口周圍，積極地清除死去的細胞碎片，這個過程可以促進組織愈合，并啟動再生和修復的過程。

　　然而，在大腦和脊髓組成的中樞神經系統，事情有些不一樣。正常情況下，血腦屏障把紛紛擾擾的免疫活動與神經細胞隔離開來。當脊髓受傷，屏障被打破，免疫細胞得以進入受傷區域，并釋放致炎細胞因子?；钴S的免疫反應非但沒有起到幫助，還讓不習慣這種“待遇”的脊髓神經組織受到更大的損傷，導致神經元迅速死亡。

　　首當其沖的就是神經的髓鞘。髓鞘裹在神經纖維外面，是幫助神經傳遞信號的，但炎癥反應會在髓鞘形成疤痕，成為脊髓神經再生的一大阻礙。

▲本研究負責人生物醫學工程教授Lonnie Shea（圖片來源：密西根大學）

　　如何避免免疫系統對神經損傷做出過度反應呢？Lonnie Shea教授提出了一個想法：“與其去克服免疫應答，我們還可以利用免疫應答來幫我們促進治療反應。” 

　　帶著這樣的目的，研究人員設計了一種新穎的納米粒子療法。他們讓納米粒子來扮演受傷細胞的碎片，與循環系統中引起炎癥的免疫細胞相結合，并將它們轉移到脾臟，從而間接減輕脊髓受傷區域的負擔。

　　這些納米粒子由聚乳酸-羥基乙酸共聚物制成，這種材料是一種可降解的高分子有機化合物，已被FDA批準用作可再吸收縫合線。由于納米粒子通過大小、電荷等物理特性起作用，本身不附著藥物，因此避免了藥物可能帶來的不良反應。

　　研究人員在脊髓受傷的小鼠身上檢驗了納米粒子的效果。在小鼠一受傷后就通過靜脈注射把納米顆粒注入小鼠體內。連續注射一周，研究人員觀察到，創傷部位聚集的先天免疫細胞明顯減少，相比對照組只有1/4！相應地，在受傷4周后觀察，神經纖維的疤痕也比對照組縮小了一半。

▲小鼠脊髓受傷后立刻注射納米粒子，減少致炎免疫細胞在受傷部位聚集（圖片來源：參考資料[1]）

　　另一方面，由于改善了微環境，免疫系統中一些炎癥程度較低的細胞，比如某些巨噬細胞，在注射納米粒子后，成功到達損傷部位，幫助愈合和神經再生。

　　在小鼠脊髓損傷后3個月左右時，研究人員觀察到，那些受傷后立刻注射納米粒子的小鼠，神經再生有了明顯的改善。神經軸突有40%左右恢復了髓鞘，幾乎與未受傷的對側一樣。與此同時，小鼠的后肢運動功能顯示出明顯改善。

▲后肢運動功能評分顯示，受傷后注射納米粒子的小鼠相比對照組獲得了顯著改善（圖片來源：參考資料[1]）

　　研究人員將這種注射型納米顆粒比作中樞神經系統的急救藥，希望可以在患者發生腦或脊髓損傷后第一時間幫助防止更嚴重損傷。

　　這種治療策略更令人期待的是它或許有更廣泛的應用。由于可以有效地靶向免疫細胞，它除了為脊髓損傷患者帶來新療法，還有可能造福更多炎癥性疾病患者。

　　在Shea教授看來，“自身免疫疾病、癌癥、再生等幾乎所有主要疾病都建立在免疫系統的基礎上。如果有工具能夠靶向免疫細胞并將其重新定向從而達到預期反應，那在治療或管理疾病方面將大有可為。”

　　

　　參考資料：

　　[1] Jonghyuck Park et al., (2019) Intravascular innate immune cells reprogrammed via intravenous nanoparticles to promote functional recovery after spinal cord injury. Proceedings of the National Academy of Sciences. 10.1073/pnas.1820276116

　　[2] An ‘EpiPen’ for spinal cord injuries. Retrieved Jul 18, from https://news.umich.edu/an-epipen-for-spinal-cord-injuries/

來源：學術經緯