脊髓損傷是最令人虛弱的損傷之一，會導致行走困難或四肢完全癱瘓。在一項新的突破性研究中，美國西北大學的研究人員開發了一種含有“跳舞分子”的凝膠，使癱瘓的小鼠在注射一次后的四周內能夠再次行走。
脊柱中的神經元在大腦和肌肉之間傳遞信號，因此這些神經元的損壞甚至會使簡單的運動變得困難或不可能。更糟糕的是，中樞神經系統的自我修復能力非常有限，這意味着癱瘓往往是永久性的。
這項新研究報告了一種突破性的療法，該團隊說，它能夠從五個主要方面修復損害。它使軸突再生，大大減少了疤痕組織的形成，補充了軸突周圍的絕緣髓鞘層，增加了血管的生產，並增加了受傷后倖存的運動神經元的數量。
在對小鼠的測試中，結果是非常有希望的。治療方法是一次性注射含有兩種改良肽的液體，僅僅四個星期後，癱瘓的小鼠就能夠再次行走。
該團隊說，這種治療方法之所以有效，是因為這些肽觸發了有助於修復脊髓的級聯信號。一種肽觸發了再生軸突的信號，而第二種肽減少了疤痕並促進了血管和髓鞘的再生。注射后，液體凝結成一個納米纖維結構，模仿脊髓周圍的細胞外基質。這使得肽能夠堅持更長的時間來發揮它們的作用，在大約12周后凝膠會被生物降解。
該研究的第一作者Zaida Álvarez說：“研究中使用的信號模仿了誘發所需生物反應的天然蛋白質。然而，蛋白質的半衰期極短，而且生產成本很高。我們的合成信號是短的、經過修飾的肽，當成千上萬的肽結合在一起時，將存活數周以提供生物活性。最終的結果是一種生產成本更低、持續時間更長的療法。”
但該團隊說，關鍵的突破是，凝膠基質允許分子四處移動，以找到細胞中的正確受體。耐人尋味的是，該療法在接受有更多移動分子的治療的小鼠身上顯示出更大的療效。在培養的人類細胞中也看到了類似的結果。
該研究的主要作者Samuel Stupp說：“神經元和其他細胞中的受體不斷移動。我們研究的關鍵創新是控制我們納米纖維內超過10萬個分子的集體運動，這在以前是沒有的。通過使分子移動，‘跳舞’，甚至暫時躍出這些被稱為超分子聚合物的結構，它們能夠更有效地與受體連接。”
該團隊表示，該療法最初可用於預防重大創傷后的病人癱瘓，如跌倒、運動傷害或交通事故。它也可以應用於一系列其他疾病。
Stupp表示：“我們在受傷的脊髓中成功再生的中樞神經系統組織與受中風和神經退行性疾病影響的大腦中的組織相似，如ALS、帕金森病和阿爾茨海默病。除此之外，我們關於控制分子集合體的運動以增強細胞信號的基本發現可以普遍應用於各種生物醫學目標。”
研究人員說，他們已經在計劃將這種新的治療方法提交給美國食品和藥物管理局（FDA），以開始批准人類使用的過程。
該研究發表在《科學》雜誌上