Nature重大成果:瘫痪康复或指日可待
生物通/何嫱 · 2014/12/07
近日,发表在《自然》杂志上的一项研究中,一项由美国国立卫生研究院提供部分经费、在大鼠中完成的研究显示,一种新的化合物在促进脊髓损伤后的功能修复中显示出非凡的前景。这一被研究人员命名为ISP的化合物使得超过80%的测试动物瘫痪的肌肉激 活。


一项由美国国立卫生研究院提供部分经费、在大鼠中完成的研究显示,一种新的化合物在促进脊髓损伤后的功能修复中显示出非凡的前景。这一被研究人员命名为ISP的化合物使得超过80%的测试动物瘫痪的肌肉激活。这项重大的研究成果发表在12月3日的《自然》(Nature)杂志上。

这项研究的高级研究员、凯斯西储大学医学院神经科学教授Jerry Silver说:“对于数百万的人们有可能在某一天能够重获脊髓损伤过程中丧失的运动能力,我们感到非常的兴奋。”

每年,有成千上万的人因脊髓损伤而瘫痪。损伤挤压并切断了脊髓神经细胞的长轴突,阻断了大脑和身体之间的通讯,导致了损伤部位以下瘫痪。

论文的主要作者、Silver博士实验室研究生Bradley Lang凭直觉,提出了一个想法即设计出一种在无需触及愈合脊髓的情况下帮助轴突再生的药物。

Lang博士说:“最初这只是我们在实验室中探讨的一个边缘项目。”

脊髓损伤后,轴突会设法越过损伤位点来连接其他的细胞,但损伤后形成的瘢痕会对其造成阻碍。以往的一些研究表明,当轴突中的蛋白酪氨酸磷酸酶σ(PTPσ)与填充瘢痕的一类糖蛋白——硫酸软骨素蛋白聚醣相互作用时,会阻止轴突移动。

Lang博士和同事们设计出了ISP来阻断这种酶,并促进药物药物进入大脑和脊髓。将这一药物注入到瘫痪小鼠损伤位点附近的皮肤下在一定程度上恢复了轴突生长,改善了运动和膀胱功能。

NIH下属国立神经疾病和中风研究所项目主任Lyn Jakeman博士说:“当前没有任何的药物疗法可以改善患者脊髓损伤后非常有限的自然恢复。这是朝着鉴别出一种新型药物来帮助人们康复迈出的重大一步。”


最初,研究人员的目的只是了解PTPσ与硫酸软骨素蛋白聚醣互作阻止轴突生长的机制。他们设计了一些药物来模拟PTPσ一个关键组成部分的楔形形状。针对培养皿中生长的神经元以及不能穿过的蛋白聚糖障碍进行了不同的设计测试。他们证实用ISP处理可以释放轴突生长。

Silver说:“这真是令人惊叹。轴突不断地在生长。”

接下来研究人员在脊髓损伤的大鼠模型中测试了这种药物的潜力。在7周时间里他们将这一药物或一种安慰剂注入到大鼠损伤位点的附近。数周后,接受药物治疗的大鼠行走和排尿得到改善,而安慰剂治疗却没有任何效应。这些结果表明,药物传送进入到了大脑和脊髓中。

当研究人员在显微镜下观测脊髓时,发现药物诱导了利用神经化学物质血清素进行通讯的轴突出芽。他们在损伤位点下看到了出芽轴突。用一种血清素通讯阻断剂处理某些大鼠,可部分逆转ISP注射的有益效应,表明新出芽的轴突帮助了大鼠复原。

这种ISP药物并没有引起已知控制运动的脊髓轴突越过瘢痕,重新连接损伤位点上方的脑神经。Silver和同事们认为这意味着ISP诱导的轴突出芽是通过增加少数剩余的完整轴突发送的信号来帮助了小鼠恢复。

Silver说:“这非常具有前景。我们现在拥有了一个可单独作用或是与其他治疗组和来改善许多人生活的药物。”他和同事们正在寻求在临床前试验中测试这种ISP药物。

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