一個(gè)簡單的微笑常常能夠傳達(dá)語言難以表達(dá)的情感，這正是非語言交流在人類互動(dòng)中如此重要的原因。然而，面神經(jīng)疾病或損傷會(huì)使這種交流能力受限，給患者帶來深遠(yuǎn)的影響。

目前，治療此類神經(jīng)損傷的主要方法是使用自體移植技術(shù)，即從患者身體其他部位提取神經(jīng)組織修復(fù)受損神經(jīng)。然而，這種方法存在一些明顯的缺點(diǎn)，例如供體部位的損傷，以及恢復(fù)功能的效果往往難以保證，成功率近乎是“拋硬幣”的概率。雖然人造替代品已經(jīng)被探索，但其效果始終無法媲美自體移植。

匹茲堡大學(xué)的生物工程學(xué)家們通過自然界最精妙的工程師——干細(xì)胞，可能找到了一個(gè)新的解決方案。團(tuán)隊(duì)利用干細(xì)胞的修復(fù)特性，開發(fā)出可植入的導(dǎo)管，作為橋梁，為受損神經(jīng)提供方向性、機(jī)械性和生化指導(dǎo)，幫助其跨越較大的缺損區(qū)域進(jìn)行再生。

在大鼠面神經(jīng)上的實(shí)驗(yàn)表明，這項(xiàng)技術(shù)的表現(xiàn)與自體移植相當(dāng)。這一成果已發(fā)表在《神經(jīng)工程學(xué)雜志》上。

細(xì)胞與組織的自然智慧

“我們依賴于細(xì)胞自身的智慧，因?yàn)樗鼈冎廊绾紊珊徒M織組織結(jié)構(gòu)，”該研究的資深作者、口腔與顱面科學(xué)和生物工程學(xué)教授法蒂瑪·賽義德-皮卡德博士表示?！斑@些工程化的組織比許多人工制造的支架更具生物仿真性?！?/p>

修復(fù)神經(jīng)需要神經(jīng)元的長軸突重新生長并正確連接目標(biāo)組織。在自體移植中，軸突的再生過程緩慢，而連接錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致意外的肌肉活動(dòng)。為了加快這一過程，研究人員嘗試使用特定的細(xì)胞，如神經(jīng)支持細(xì)胞和干細(xì)胞，這些細(xì)胞可以分泌促進(jìn)神經(jīng)再生的生物分子。此外，他們設(shè)計(jì)了具有導(dǎo)向功能的合成組織支架，例如帶有凹槽的表面，以指導(dǎo)軸突朝向正確目標(biāo)生長。

“在合成支架中嵌入并均勻分布細(xì)胞而不損傷它們是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，要讓這些支架匹配天然組織的復(fù)雜結(jié)構(gòu)也非常困難，”第一作者、匹茲堡大學(xué)博士米歇爾·德魯里解釋道。

干細(xì)胞生成的神經(jīng)導(dǎo)管

研究團(tuán)隊(duì)提出，既然許多細(xì)胞能夠生成或重塑其周圍的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），為何不讓細(xì)胞自主生成支架？他們選擇了牙髓干細(xì)胞（DPSCs），這是一種堅(jiān)韌且易獲取的細(xì)胞，能產(chǎn)生促進(jìn)神經(jīng)生長的蛋白質(zhì)。研究人員從成人智齒中提取了這些細(xì)胞，并讓它們生成ECM。

為了誘導(dǎo)牙髓干細(xì)胞形成有利于軸突對齊的環(huán)境，研究人員制造了帶有微米級(jí)凹槽的橡膠模具，并在其表面培養(yǎng)細(xì)胞。幾天后，細(xì)胞分泌的ECM沿凹槽對齊，形成薄薄的生物膜。隨后，他們將這些膜從模具上剝離并卷成圓柱形導(dǎo)管。

在之前的一項(xiàng)研究中，這種方法已成功用于修復(fù)受壓損傷的神經(jīng)。在最新研究中，團(tuán)隊(duì)設(shè)法用導(dǎo)管跨越了大鼠面神經(jīng)5毫米的缺損，這是一個(gè)天然條件下無法自行愈合的距離。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與功能恢復(fù)

研究人員將這些導(dǎo)管植入大鼠面神經(jīng)的頰支，這一神經(jīng)控制微笑動(dòng)作，是人類與他人溝通和表達(dá)的重要部分。同時(shí)，另一組大鼠接受了自體移植作為對照。

12周后，研究人員通過組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞生成的導(dǎo)管在全長范圍內(nèi)成功再生了軸突，其密度和數(shù)量與自體移植相當(dāng)。通過電刺激實(shí)驗(yàn)，他們進(jìn)一步驗(yàn)證了導(dǎo)管組大鼠的胡須運(yùn)動(dòng)與自體移植組表現(xiàn)一致。

賽義德-皮卡德博士團(tuán)隊(duì)未來的研究將致力于更深入地理解ECM和細(xì)胞在愈合中的作用，并以此改進(jìn)技術(shù)。例如，除了直接促進(jìn)再生，導(dǎo)管還可能通過減輕炎癥起到輔助作用。

這項(xiàng)研究展示了一種全新且頗具潛力的神經(jīng)修復(fù)方法，有望在未來造福更多面神經(jīng)損傷的患者。

參考文獻(xiàn)：DOI: 10.1088/1741-2552/ad749d

編輯：周敏

排版：李麗