新型水凝胶干细胞疗法可修复脑损伤

■傅昭仪

脑卒中俗称中风，具有发病率高、死亡率高、致残率高、复发率高以及并发症多的特点，医学界把它同冠心病、癌症并列为威胁人类健康的三大疾病之一。临床上，针对脑卒中的关键急性期仍缺乏有效和安全的疗法，这就促使研究人员不断探索新的疗法以减少脑损伤。

近年来，随着再生医学的发展，干细胞疗法进入人们的视野，科学家们认为，干细胞可通过卒中后在脑组织内移植和分化来修复受损细胞。还有研究发现，干细胞强大的旁分泌功能对减轻脑卒中后损伤和改善神经功能障碍具有良好的保护作用。在发生脑卒中等损伤后，大脑中会有一个死区，需要临时血液供应来支持细胞，直到血液系统修复。而干细胞能够维持中风后脑血流量，促进微血管及神经网络修复，调节脑卒中后炎症反应，从而防止卒中后急性脑损伤。

虽然干细胞疗法具有一定的可行性，但科研人员一直面临着一个主要挑战，即如何保持干细胞存活足够长的时间，使它们在插入身体受损部位时，可以创建新组织所需的细胞。

近日，澳大利亚国立大学和墨尔本大学的研究人员开发了一种新型“混合”水凝胶，可以同时将干细胞和氧气递送到小鼠损伤部位，并保持干细胞存活，直到血管形成可以自然发生。该研究成果发表在最新一期《自然·通讯》上。

水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它能在水中迅速溶胀，并在此溶胀状态吸收大量的水而不溶解。由于具有制备简单、机械强度和弹性可调、组织相容性高、降解产物无害等优点，水凝胶常被用于神经组织修复。水凝胶材料还可以为细胞、药物和生物分子提供良好的微环境，是干细胞治疗中非常适合的载体工具。

不过在水凝胶递送药物的过程中也可能会遇到与缺氧相关的问题，导致干细胞存活、分化和功能整合不良等。对此，研究人员希望利用天然存在的氧结合蛋白，如肌红蛋白，将氧气直接输送到组织，以改善干细胞移植结果。在研究过程中，研究团队发现了一种基于肌红蛋白的合成蛋白质———在抹香鲸和马的心肌中高浓度存在的天然蛋白，将其添加到水凝胶中，能提供持续的氧气释放，确保干细胞在递送过程中存活，进一步发育成脑组织修复所需的细胞。

在最新的小鼠实验中，研究人员证实，结合了肌红蛋白和干细胞的水凝胶成功修复了受伤小鼠的脑组织。与不含肌红蛋白的水凝胶相比，健康大脑功能所需的新干细胞存活和生长都显著增强。

该实验是水凝胶中实现氧气输送和干细胞移植长期存活的第一个证据。该研究成果提高了未来在人体治疗中生长新组织的可能性，将有利于大脑和中枢神经系统及多个身体部位的干细胞治疗。