《Science Advances》最新發布！人造脊髓有望讓癱瘓者恢復行走

近日，以色列特拉維夫大學 Sagol 再生生物技術中心在《Science Advances》釋出了關於人造脊髓的最新研究成果，該團隊利用人類材料和細胞首次設計出功能性3D人類脊髓組織，並將其植入長期慢性癱瘓的動物模型中。

實驗結果表明，80%的測試物件均可恢復行走能力。該項研究一經發布，便引發社會各界高度關注。當科幻照進現實，人造脊髓可以讓癱瘓者恢復行走！那麼實驗與商業的跨度，是不是就是我們與長生不老的距離呢？

為什麼脊髓格外引人關注？

要談為什麼脊髓格外引人關注？

那必須先清楚何為脊髓？

脊髓是許多簡單反射的中樞，是人和脊椎動物中樞神經系統的一部分，位於椎管內部，上端連線延髓，兩旁發出成對的神經，分佈到四肢、體壁和內臟。

同時，脊髓內部有一個H形灰質區，主要由神經細胞構成；在灰質區周圍為白質區，主要由有髓神經纖維組成。

脊髓的重要之處在於和大腦共為人類的中樞神經系統，大腦的任何指令都是透過脊髓傳達到四肢的，同樣四肢對外界的感知也是透過脊髓傳到大腦加以分析判定，最後做出反應。所以脊髓對於人體的作用不亞於通訊系統中的“電纜”！

雖然擁有椎管保護的脊髓也被稱為人體最嚴密的器官，但在工礦事故、交通事故、戰爭和自然災害等等不可避免的現實挑戰下，脊髓損傷依舊形勢嚴峻。

不完全統計顯示，美國的發病率為（20~45）/100萬，患病率為900/100萬；我國北京地區的調查資料顯示，北京地區年發病率為68/100萬左右；並且，各國統計資料顯示脊髓損傷均以青壯年為主，年齡在40歲以下者約佔80%，男性更是為女性的4倍左右。

圖 | Christopher Reeve

如果你覺得乾巴巴的資料無法體現脊髓損傷的嚴重性，那麼我們來看看兩個活生生的例子。

一位是中國著名作家張海迪，她是典型的由疾病導致的脊髓損傷；另一位則是演員 Christopher Reeve，他因騎馬摔下而導致頸部脊髓損傷。並且，後者建立了脊髓損傷研究基金，募集了的大量的人力、物力、財力希望能解決他的問題，但是最後他還是帶著未能完成的夢想離世。

脊髓損傷修復有多難？

圖 | Edwin Smith Papyrus 古埃及的醫學手稿

上圖是一張公元前 1700 年的埃及醫書，醫書內容部分赫然寫著脊髓損傷是不治之症。

也就是說 4000 年以來，甚至毫不誇張地講在人類有史以來對脊髓損傷的治療幾乎沒什麼進展。即使科技發達的今天，我們能為脊髓損傷患者做的也僅僅是用大劑量的激素減壓、減痛、減少繼發性損傷。

如果一個人不幸得了脊髓疾病，那後半生基本如法國作家加繆曾在《孤獨與團結》中寫到的他是眾生中的一人，他試圖在眾生中盡力為人。一樣。

為什麼脊髓損傷被認為是不治之症？

其實我們的很多組織器官，例如面板、筋骨，一旦發生損傷就會激發機體形成一個適合再生的微環境，幫助面板修復、黃骨髓轉化為紅骨髓。

但是脊髓損傷後，中樞神經不光不會形成再生環境，實際上還會形成抑制微環境，並且其幹細胞也不會分化成神經元，所以脊髓一旦損傷便是巧婦難為無米之炊。

人為干預，能讓脊髓學會再生麼？

再生醫學三角形裡有三個核心元素：生物材料、再生因子和幹細胞。

我們所熟知的蠑螈，切掉它的腿後只需要兩個月的時間它就能長出一模一樣的腿。這種再生能力就是我們人類一直在追求的長生不老，但是經過長時間的進化，人類器官高度分化到已經喪失或者部分喪失再生能力。

圖 | 蠑螈的腿

在一個組織微環境，如果我們把人體所有的組織器官切除一小塊放在顯微鏡下，能發現其大致是同樣的結構，外基質形成的骨架、膠原蛋白支架、空間裡排布的種類不同的組織細胞與特定分佈的訊號分子等等。

這樣的微環境實際上是組織器官再生的基礎，組織能不能再生實際上在於能不能重建一個發育過程的微環境，也就是說讓這個組織重新發育一遍，想讓脊髓學會再生，其思路基本也是一樣的。

為何說人造脊髓的實驗是突破性的？

Tal Dvir教授

Sagol 再生生物技術中心負責人Tal Dvir 教授曾公開表示：“我們的技術是從患者身上採集腹部脂肪組織。這種組織與我們體內的所有組織一樣，由細胞和細胞外基質組成。後續的植入技術將是一場革命性的器官工程。”

其實這場基於Tal Dvir 教授實驗室開發的器官工程技術，並不是偶然發生。

早在 2019 年Tal Dvir 教授便與業界合作伙伴共同建立了 Matricelf公司，其目的在於採用Tal Dvir 教授的研究方法，使脊髓植入療法商業化，滿足癱瘓者們的需求，邁出長生不老重要的一步。

實驗步驟

首先，其實驗團隊將細胞從細胞外基質中分離出來，後使用基因工程對細胞進行重新程式設計，使它們恢復到類似胚胎幹細胞的狀態。這裡有個“釦子”，Tal Dvir 教授從細胞外基質中製備了一種個性化水凝膠，它在植入人體後不會引起免疫或排斥反應。

其後，將幹細胞包裹在水凝膠中，在模擬脊髓胚胎髮育的過程，將這些細胞轉化為含有運動神經元的神經元網路3D 植入物。

最後，將人類脊髓植入物植入實驗室模型中，分為急性模型和慢性模型兩組。

目前，這是世界上第一個植入工程人體組織在動物模型中產生長期恢復的例子，是人類癱瘓治療最相關的模型。

現在，Tal Dvir 教授的團隊正在為下一階段的研究做準備，希望在未來幾年內可以進入人體臨床試驗階段，用人造脊髓讓患者重新站立甚至恢復行走。

文/達尼亞