干細胞為脊髓神經再生“搭橋”
近百年來,脊髓損傷修復,一直是世界性臨床醫學難題。在中國,就有超過200萬的脊髓損傷患者等待救治。如今,脊髓損傷修復難題在臨床上有了新突破。中國科學院遺傳與發育生物學研究所的再生醫學研究團隊,經10余年努力,研制了基于膠原蛋白的神經再生支架,結合間充質干細胞,能夠引導脊髓再生。1月16日,該項目在中國武警腦科醫院順利完成了世界首例臨床手術,目前情況良好。據介紹,第一批計劃治療病人6例,另5例病人將相繼在蘇州大學附屬第一醫院和解放軍總醫院第一附屬醫院開始手術,預計在1月底前完成。
給脊髓損傷病人移植結合間充質干細胞的神經再生膠原支架,在世界尚屬首次,它在攻克脊髓損傷修復這個醫學難題上,取得了哪些重大突破,原理是什么?通過手術,病人能否康復?記者專訪了脊髓損傷臨床研究團隊領導者、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員戴建武。
脊髓損傷修復是世界難題,再生醫學帶來希望
作為中樞神經的重要組成部分,脊髓的主要功能是傳送大腦與身體其他部位的感覺及運動信號。因此,脊髓損傷是中樞神經組織最嚴重的損傷之一,在交通事故、砸傷、摔傷、運動性損傷,以及地震、礦難等災難中較為常見。
戴建武介紹,脊髓損傷及其繼發的一系列病理生理反應,會致使患者漸進性的神經組織丟失,在損傷部位形成空洞或瘢痕,導致患者感覺運動功能的喪失。原發性脊髓損傷,還常常伴有并發癥,如泌尿系統并發癥、呼吸系統并發癥等。
脊髓損傷后,人的勞動能力幾乎完全喪失。近百年來,臨床專家嘗試過多種治療方法,都以失敗告終。直到再生醫學的興起,才為脊髓損傷的治療帶來了希望。
2014年初,戴建武團隊與中國食品藥品檢定研究院醫療器械檢定所合作制訂了神經再生膠原支架的產品標準,并開展型式檢測。目前第一批醫院已經通過了倫理委員會批準,并按國家新的臨床研究管理辦法向上級衛生主管部門備案。
“目前我們只開展了第一階段工作,來評價手術的安全性。接下來,我們還將入組20到30名病人,進行臨床治療研究,除了對病人進行系統康復訓練,我們還會對療效進行系統分析。”戴建武說。
把干細胞“種”在支架上,脊髓神經有了再生橋梁
干細胞具有修復和再生功能,國外曾有把干細胞直接注入患者體內治療脊髓損傷的手術案例,可惜都沒有什么效果。這次手術同樣利用干細胞來進行修復,與以往做法有何不同?
“不同在于,我們這次采用的是神經再生膠原支架結合間充質干細胞來治療脊髓損傷。也就是說,把間充質干細胞‘種’在膠原蛋白做成的支架材料上。”戴建武解釋說,“把間充質干細胞移植到患者的脊髓損傷部位,在搭建脊髓神經再生橋梁的同時,也有利于重建再生的微環境。”
選擇把干細胞“種”在膠原蛋白支架上,研究團隊有自己的考慮。
首先,支架能起固定作用。由于細胞通過腦脊液和血液流通,單把干細胞放進去,它就會“跑”到全身各處,很難在受損部位發揮作用。支架能把干細胞限制在受損部位,并使其形成一定的濃度,從而引導組織再生。同時,支架還能起到橋梁作用。脊髓損傷壞死部位,一般會長出阻礙神經組織連接再生的瘢痕。這就得把瘢痕清掉,再把支架材料填入。這樣一來,兩端好的神經組織,就能通過支架“橋接”,支架上事先“種”好的干細胞,就能發揮作用,完成修復。
之所以選擇膠原蛋白做支架,是由于膠原蛋白是細胞外基質的主要成分,有很好的生物相容性和生物可降解性。此前,戴建武研究團隊利用膠原生物材料,結合自體骨髓干細胞,修復不孕患者瘢痕化的子宮壁,成功引導子宮內膜再生,使不孕患者順利懷孕。這次,他們又采取相同策略來修復脊髓損傷。
在中科院“干細胞與再生醫學研究”先導科技專項支持下,戴建武團隊與臨床專家首創了大鼠及比格犬的長距離脊髓全段缺損的損傷模型,系統研究了神經再生膠原支架及其功能化型式(如結合生長因子或者干細胞)引導神經再生以及脊髓損傷功能的恢復。
“在大動物比格犬的長期觀察試驗中,神經再生膠原支架結合間充質干細胞,可以有效促進動物運動功能恢復,包括站立及行走。這一世界領先的科研成果,為脊髓損傷修復的臨床研究,奠定了科學基礎。”戴建武說。
手術實現兩大突破,效果還有提升的空間
隨著首例手術順利完成,手術的具體操作,也揭開了神秘面紗。
戴建武介紹,手術第一步,是把壞死脊髓里的瘢痕清理掉。“由于瘢痕跟正常組織用肉眼沒法分辨,我們在手術中采用特殊的電生理監測手段,探索辨別瘢痕并將其切除的方法。”隨后,將支架材料先水化,再“種”上干細胞,然后要迅速精確地放在缺損的位置。放完后,缺損部位還會有空隙,這時再使用膠原制備的“膠水”填充整個空隙。
這次手術選擇的對象,脊髓損傷屬于最嚴重的級別。為什么首次手術就敢選重癥病人?
戴建武表示,第一批臨床手術需要評估手術的安全性——如果手術沒什么障礙,病人術后沒有大的副作用,就可以說是安全的。這就需要選擇全橫斷、非急性期、完全沒希望自發恢復的病人。重癥病人都沒問題,其他病人的手術,就更沒問題。
“首例手術的完成,實現了兩大突破——第一,是把支架材料從動物實驗,應用到了人的臨床手術。第二,在手術過程中,成功清理掉了瘢痕。手術安全,就是重大進步。從第一例的情況來看,手術是安全的。”戴建武非常欣慰。
重度脊髓損傷患者能否康復,是各界最關心的問題。戴建武表示,能否徹底康復不好說,“畢竟這是由很多因素決定,有個體差異,有心理差異等。當然我們會不斷改進,因為支架材料已被證明是安全的,我們如今在支架上放的是間充質干細胞,將來可能放神經干細胞或神經生長因子,這樣它的再生能力可能會提升,效果會更明顯。我們也希望,能讓更多患者盡快受益。”
來源:原載于《人民日報》