重大突破!科学家们把大鼠完全切断的脊髓“接”上了,仅仅12周,瘫痪的大鼠竟然重新站了起来,开始走路!
这项来自美国明尼苏达大学的重磅研究,7月23日发表在知名期刊《先进医疗材料》杂志上。它融合了3D打印、干细胞和再生医学的前沿科技,为全球超过30万的脊髓损伤患者点燃了全新的希望。
准备好见证奇迹了吗?
◆ 01 绝望的生命天堑:为什么脊髓损伤是医学难题?
我们的脊髓就像一根连接大脑和身体的“信息高速公路”。大脑发出的所有指令,比如走路、抬手,都必须通过这条高速公路传达到四肢。
一旦发生严重损伤,比如车祸或摔伤,这条“高速公路”就会被拦腰截断,形成一道无法逾越的“天堑”。神经信号无法通过,身体便失去了知觉和运动能力——这就是瘫痪。
更绝望的是,中枢神经细胞几乎没有再生能力。过去的治疗方法,比如单纯注射干细胞,就像是往这道天堑里倾倒一堆沙石,杂乱无章,根本无法搭起一座能通车的桥梁。
那么,这次的科学家们是如何“逆天改命”的呢?
◆ 02 “三剑客”联手:打造一座有生命的“神经立交桥”
明尼苏达大学的科学家们没有蛮干,他们设计了一套精妙绝伦的“三步走”方案,堪称再生医学界的“神来之笔”。
第一剑客:3D打印的“神经骨架”
首先,他们用一种生物兼容的硅胶材料,3D打印出了一个精密的支架。这个支架可不简单,它内部布满了宽度仅有约200微米(比头发丝还细)的微小通道。
它就像给迷路的神经细胞修好了一条带护栏的专属高速公路,你只管往前开,保证不跑偏。
第二剑客:充满活力的“种子细胞”
有了“公路”,还需要“工程队”。研究人员使用了从人类皮肤细胞转化而来的“诱导多能干细胞”,并在实验室里将它们培养成了“脊髓神经祖细胞”(sNPCs)。
你可以把它们理解为“神经宝宝”,它们拥有巨大的潜力,可以分化成脊髓所需的各种神经细胞。它们就是重建“神经桥梁”的主力军。
第三剑客:实验室里预制的“迷你脊髓”
这是最关键的一步!科学家们没有直接把支架和细胞植入大鼠体内,而是先在体外进行了一次“预制”。他们将“种子细胞”和一种营养丰富的生物凝胶混合,然后用3D打印机精确地注入到“神经骨架”的微通道中。
接下来,他们在培养皿里精心培育这个“细胞-支架”复合体40天。在这期间,细胞在支架的引导下茁壮成长,伸出长长的轴突,互相连接,形成了一个高度组织的、有功能的神经网络——一个真正的“脊髓类器官”。
这意味着他们不是直接把砖头和水泥送到工地,而是在工厂里先预制好了一段功能完备的“神经桥梁”,然后直接吊装!
◆ 03 见证奇迹:瘫痪12周后,它再次行走!
实验开始了。研究人员在大鼠的脊髓上制造了一个完全切断的损伤模型,这相当于最严重的瘫痪等级。随后,他们将这座预制好的“神经桥梁”植入到损伤的缺口处。
接下来发生的一切,堪称奇迹:
运动功能“满血复活”:奇迹在第3周开始显现。到了第12周,植入了“神经桥梁”的大鼠,其BBB运动功能评分(一种专业的步态分析量表)达到了惊人的8.4分,而另外两个对照组(仅损伤或植入空支架)的评分则低至2.25和3.6分。这意味着,它们从完全瘫痪,恢复到了能够支撑自身体重并协调四肢行走的程度!
“生命电流”重新接通:为了验证神经通路是否真的被修复,科学家们检测了从大脑到腿部肌肉的电信号(MEPs)。结果显示,治疗组的电信号强度远超对照组。这铁证如山地表明,大脑发出的指令,已经能够顺利通过这座新的“神经桥梁”,再次抵达终点!
细胞的完美融合:在实验结束后,通过显微镜观察,科学家们看到了更震撼的一幕。那些来自人类的细胞,不仅在支架内茁壮成长,还主动向外延伸,与大鼠自身脊髓的神经末梢精准地“握手”,形成了新的突触连接。
这些来自人类的细胞,在大鼠体内不仅活了下来,还主动伸出“友谊之手”,与大鼠原有的神经末梢精准对接,成功“并网发电”!
◆ 04 我们离“终结瘫痪”还有多远?
该研究的负责人之一,安·帕尔(Ann Parr)教授激动地表示:再生医学为脊髓损伤研究带来了新纪元。
当然,我们必须清醒地认识到,这还只是“黎明前的曙光”。从大鼠实验成功到应用于人类临床,还有很长的路要走。研究团队的下一步计划包括:
开发可降解支架:使用能被人体吸收的材料制作支架,完成使命后便悄然“退场”。
构建更复杂的“桥梁”:尝试同时植入不同类型的神经细胞,以重建更复杂的感觉和运动功能。
尽管前路漫漫,但这项研究用无可辩驳的证据告诉我们,通过巧妙的工程设计和先进的细胞技术,被切断的“生命线”真的有希望被重新连接。
虽然从大鼠到人类还有很长的路要走,但这束光,已经足以照亮前方的万丈深渊。
让我们一起期待,终结瘫痪的那一天早日到来!
参考文献:
Guebum Han, Nicolas S. Lavoie, Nandadevi Patil, Olivia G. Korenfeld, Hyunjun Kim, Manuel Esguerra, Daeha Joung, Michael C. McAlpine, Ann M. Parr. 3D‐Printed Scaffolds Promote Enhanced Spinal Organoid Formation for Use in Spinal Cord Injury. Advanced Healthcare Materials, 2025; DOI: 10.1002/adhm.202404817
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