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里程碑！癱瘓患者成功恢復行走，人造脊髓植入物立大功！同日兩篇研究，迎來治療新希望

 管理員大人 2022-02-09
如今，全球有成千上萬的人因為脊髓損傷而導致癱瘓，目前仍無有效的治療方法。最近，在頂級期刊上同時發(fā)表的兩篇文章為脊髓損傷造成的肢體完全癱瘓的患者們重燃了希望！

1. 首次設計出用于治療癱瘓的人類脊髓植入物

2022 年 2 月 7 日，發(fā)表在著名期刊 Advanced Science 上的一項研究中，以色列特拉維夫大學的科學家們，依靠人類細胞和材料首次設計出一種功能性 3D 人類脊髓組織，并將其植入以慢性癱瘓為特征的實驗室小鼠模型中。結(jié)果表明，在 80% 的測試對象中成功恢復了行走能力。

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研究成果（圖源：Advanced Science）

這項開創(chuàng)性研究是由特拉維夫大學 Sagol 再生生物技術(shù)中心負責人 Tal Dvir 教授領導的實驗團隊完成。

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特拉維夫大學 Sagol 再生生物技術(shù)中心負責人 Tal Dvir 教授
（圖源：Sagol 再生生物技術(shù)中心）

Tal Dvir 教授解釋說：「我們的技術(shù)是從患者身上采集腹部脂肪組織。這種組織與我們體內(nèi)的所有組織一樣，由細胞和細胞外基質(zhì)組成。在將細胞從細胞外基質(zhì)中分離出來后，使用基因工程對細胞進行重新編程，使它們恢復到類似胚胎干細胞的狀態(tài)。另外，我們從細胞外基質(zhì)中制備了一種個性化的水凝膠，植入后不會引起免疫或排斥反應。之后，將干細胞包裹在水凝膠中，在模擬脊髓胚胎發(fā)育的過程中，將這些細胞轉(zhuǎn)化為含有運動神經(jīng)元的神經(jīng)元網(wǎng)絡 3D 植入物。」

然后，將人類脊髓植入物植入到實驗室模型中，分為急性模型和慢性模型兩組。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植入后，100% 急性癱瘓和 80% 慢性癱瘓的實驗室模型恢復了行走能力。

這是世界上第一個植入工程人體組織在動物模型中產(chǎn)生長期恢復的例子，是人類癱瘓治療最相關(guān)的模型。

基于 Dvir 教授實驗室開發(fā)的革命性器官工程技術(shù)，他與業(yè)界合作伙伴于 2019 年建立了 Matricelf (matricelf.com)，該公司采用 Dvir 教授團隊的方法，旨在使脊髓植入療法商業(yè)化，以滿足癱瘓者們的需求。

現(xiàn)在，研究人員正在為下一階段的研究做準備，希望在未來幾年內(nèi)可以進入人體臨床試驗階段，最終能夠讓患者重新站立和行走。


2. 個性化脊髓治療使完全癱瘓患者迅速恢復運動功能 

同日，Nature 子刊 Nature Medicine 發(fā)表了一篇題為 Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis 的論著，為脊髓損傷癱瘓患者提供了一種可迅速恢復運動功能的脊髓電刺激系統(tǒng)。

曾在 2018 年底，David Mzee 在一次運動事故中因脊髓部分損傷而癱瘓，后來他從輪椅上站起來，在助行器的幫助下開始走路。這是第一個證明 Courtine 和 Bloch 開發(fā)的系統(tǒng)——使用電刺激重新激活脊髓神經(jīng)元，可以在脊髓損傷癱瘓患者身上有效工作的證據(jù)，在當時這個事件也刊登上了世界各地的頭條新聞（如下圖）。

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由 Courtine 教授和 Bloch 教授兼神經(jīng)外科醫(yī)生領導的研究小組優(yōu)化了他們之前的系統(tǒng)，通過人工智能軟件控制的更復雜的植入物，新植入物可以刺激激活軀干和腿部肌肉的脊髓區(qū)域，使三名完全性脊髓損傷的患者能夠在實驗室外再次行走。

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研究成果（圖源：Nature Medicine）

Courtine 教授說道：「我們的刺激算法仍然建立在模仿自然的基礎上，而且新的植入物被設計直接放在脊髓上，它們可以調(diào)節(jié)特定肌肉群的神經(jīng)元。通過控制這些植入物，我們可以激活脊髓，就像大腦會自然地讓患者站立、行走、游泳或騎自行車一樣?！?/span>

該研究首先通過外科手術(shù)將新的導線植入到癱瘓者的脊髓上，之后將兩個小遙控器連接到癱瘓者的助行器上，并將它們無線連接到一臺平板電腦上，平板電腦再將信號轉(zhuǎn)發(fā)到該癱瘓者腹部的起搏器。起搏器反過來將信號傳遞給植入的脊髓導線，刺激特定的神經(jīng)元，從而使癱瘓者行走。

Bloch 教授說：「我們在這方面的突破是植入更長、更寬的導線，電極的排列方式與脊神經(jīng)根完全一致，這樣可以精確控制調(diào)節(jié)特定肌肉的神經(jīng)元?！?/span>

在脊髓植入物被激活后，參與實驗的三名癱瘓者都可以在一天內(nèi)站立、行走、踩踏板、游泳，并能夠控制他們的軀干運動！這是因為系統(tǒng)為每種類型的活動都編寫了特定的刺激程序，患者可以在平板電腦上選擇所需的活動，相應的信號會被轉(zhuǎn)發(fā)到腹部的起搏器。

顯然，這項研究在一天內(nèi)取得的進展是驚人的，而且之后幾個月的效果更令人興奮。更重要的是，由于這項技術(shù)是微型化的，患者不僅局限于實驗室內(nèi)，更可以在戶外進行訓練?，F(xiàn)該三名實驗患者遵循本研究訓練方案，能夠恢復肌肉質(zhì)量，獨立地四處走動，并參加社交活動。

目前，該研究團隊正與 ONWARD Medical 合作，將該研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為真正的治療方法，從而改善全世界成千上萬癱瘓者們的生活。

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