Nature：新型突破性材料，助干细胞更有效治疗帕金森、脊髓损伤等病症
时间：2017-07-18
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干细胞治疗帕金森、阿尔兹海默症等病症的临床实验已经在世界各地展开，并具有了一定疗效。但如何有效的控制干细胞在体内的治疗情况一直是一大难题。7月10日，《Nature Communications》杂志上的一项新研究带来了好消息，科学家们开发出了一种突破性材料，将来有望帮助脊髓损伤、帕金森、阿尔兹海默症、关节炎以及其他需要组织再生的疾病患者得到更好的干细胞治疗。
干细胞治疗帕金森、阿尔兹海默症等病症的临床实验已经在世界各地展开，并具有了一定疗效。但如何有效的控制干细胞在体内的治疗情况一直是一大难题。7月10日，《Nature Communications》杂志上的一项新研究带来了好消息，科学家们开发出了一种突破性材料，将来有望帮助脊髓损伤、帕金森、阿尔兹海默症、关节炎以及其他需要组织再生的疾病患者得到更好的干细胞治疗。
操纵细胞，让患者有更好的治疗
人体内细胞常常受蛋白质以及周围基质中的分子等多种指令所暗示，这些指令可以提示细胞表达特定的基因，使它们增殖或分化成几种类型的细胞，以促进组织的生长和再生。科学家们想，是否有一种方法可以让这种信号停止，但在需要时能重新开启，或者关闭一个信号，激活另一个信号来编排其他复杂的过程。
从这一点出发，科学家们开发了一种能够可逆地触发动态信号的人工材料，不仅可以将干细胞调控成更有效的再生医学治疗方法，还使科学家们能够在实验室中探索和发现控制细胞命运及功能的新方法。
最初被归类为“神经球结构”的脊髓神经干细胞，可以通过信号来驱动发展和分化，但当这个信号被切断，细胞就会自发地归类到集群中。 在这项研究中，科研人员认为可以使用这种合成材料来为神经干细胞的增殖提供信号，然后在特定的时间中由操作人员将它们分化成为神经元，再根据需要将干细胞调回至增殖状态。
他们认为，使用这种新技术来操纵细胞有助于治疗帕金森患者，该技术有助于将患者自身的皮肤细胞转化为干细胞，还有助于在体外扩增新转化的干细胞，然后将其分化为产生多巴胺的神经元，再移植到患者身上。
“一开一关”，让细胞为我所用
这项研究中的新材料使用不同的DNA链进行化学修饰，每种修饰都是为了向细胞显示不同的信号而设计。为了激活这些信号，研究人员将含有与肽偶联的互补DNA链的可溶性分子添加到新材料上，创建了能够显示信号的DNA双螺旋。通过加入几滴DNA-肽缀合物，就能够产生更多的干细胞。
提供动态智能材料的这种方法，将材料表面暴露于可溶的单链DNA分子中，这些DNA分子被设计用来“捕获”含有双股链的信号以及形成新的DNA双螺旋，生成的新双股链不再附着在材料表面而是被冲刷走，从而关闭了生物信号。要把信号恢复，所需要的就是一种能够导向信号的单链DNA新拷贝，它可以添加到材料表面。
研究人员说，“人们想要的细胞疗法，是利用自己的干细胞来再生组织。原则上，这最终是有可能的，但需要一个有效的程序来扩展和分化细胞才能实现。我们的技术有助于实现这个目标。”
目前这个试验还只是在体外开展，未来有可能在体内执行。他们认为，携带这种新材料的干细胞最终将被应用至临床，通过注射到特定的部位，这些可溶性分子能控制移植细胞的增殖和分化。
这几年，随着干细胞技术的深入研究，干细胞治疗帕金森等神经退行性疾病有了新的进展。 干细胞临床研究的开展，将为帕金森治疗带来曙光。科学实验证实，人体中的成体干细胞，如牙髓干细胞、脂肪干细胞、骨髓干细胞、脐带血干细胞等可有效干预200余种疾病的治疗。随着干细胞研究的突破性成果陆续输出，越来越多的难治性疾病将翻开新篇章。