日前，北京航空航天大學和首都醫(yī)科大學雙聘教授李曉光、上海同濟醫(yī)院孫毅教授及首都醫(yī)科大學楊朝陽教授帶領團隊，歷時20余年成功破解成年非人靈長類脊髓損傷修復這一醫(yī)學難題。該團隊首次證明，我國自主研發(fā)的活性生物材料可改善損傷局部微環(huán)境，促進非人靈長類恒河猴的皮質(zhì)脊髓束（CST)長距離再生，越過損傷區(qū)與宿主脊髓建立起功能性神經(jīng)網(wǎng)絡從而使截癱肢體功能恢復，相關研究成果于5月29日發(fā)表在《美國科學院院刊》上。

在我國，每年脊髓損傷新發(fā)病例為12萬例；在美國，每年新增脊髓損傷病例1.7萬例。脊髓損傷通常發(fā)生在青壯年時期，導致病患運動和感覺功能損害、神經(jīng)性疼痛、僵直等。成年哺乳類脊髓損傷不僅會破壞最初的脊髓解剖結構，導致細胞死亡，還會由于炎癥、脫髓鞘和膠質(zhì)細胞增生等原因觸發(fā)二次損傷，最終使損傷平面以下的功能喪失。

對于成年哺乳類的脊髓損傷一直沒有有效的干預或修復手段。在過去的幾十年里，成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特化區(qū)域發(fā)現(xiàn)了內(nèi)源性的多潛能干細胞，在應用內(nèi)源性神經(jīng)干細胞治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)退行性疾病取得了一定的進展。這些內(nèi)源性的干細胞可以持續(xù)地分化成神經(jīng)元，神經(jīng)元可以參與新環(huán)路的形成，導致神經(jīng)損傷后的部分功能的恢復。但上述這些研究僅限于活化并募集腦部內(nèi)源性神經(jīng)干細胞。

研究團隊在2015年發(fā)現(xiàn)成年嚙齒類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中內(nèi)源性的神經(jīng)干細胞可被激活，募集并遷移至病損部位分化為成熟的神經(jīng)元，繼而與宿主已有的神經(jīng)環(huán)路整合，導致截癱功能恢復。此神經(jīng)網(wǎng)絡中繼站理論解決中樞神經(jīng)系統(tǒng)軸突長距離生長難題，為中樞神經(jīng)再生提供了新的理論依據(jù)。

研究團隊在國際上首次提出“成年內(nèi)源性干細胞孵化學說”。在該學說中，研究人員將內(nèi)源性干細胞的孵化看作育種，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的腦或脊髓的病損部位比喻為“土壤”，通常充滿各種炎性因子和抑制因子，水腫，缺氧，就像鹽堿地，而存在于成年哺乳類腦和脊髓內(nèi)的神經(jīng)干細胞大多處于靜息狀態(tài)，就像“蟄伏的種子”。

研究團隊自主研發(fā)的活性生物材料可以長期控制釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子，改善被認為是“土壤”的損傷局部微環(huán)境，激活“蟄伏的種子”——內(nèi)源性神經(jīng)干細胞，募集其遷移至病損部位分化為成熟的神經(jīng)元，新生的神經(jīng)元可與宿主細胞形成功能性的神經(jīng)環(huán)路最終導致功能恢復。

研究人員使用活性生物可降解材料支架誘導非人靈長類恒河猴脊髓損傷后穩(wěn)定的神經(jīng)再生，包括皮質(zhì)脊髓束軸突的長距離生長、感覺和運動功能長期穩(wěn)定的恢復。研究人員借助了一系列的非侵入性檢測手段，例如功能磁共振成像、磁共振彌散張量成像以及運動學步態(tài)分析等方法進行實驗效果評估。最新發(fā)表的科研成果證明，生物材料治療脊髓損傷的方法在非人靈長類脊髓損傷模型中取得實質(zhì)性的成功，為其在臨床治療脊髓損傷中的潛在應用提供了堅實的基礎。