迈阿密大学米勒医学院的新研究表明,施万细胞来源的外泌体能够显著改善严重周围神经损伤后的恢复,但对轻度神经损伤作用甚微。
周围神经损伤会严重影响运动、感觉和生活质量,然而治疗选择仍然有限。对于涉及大段神经缺损的严重损伤尤其如此。由迈阿密大学米勒医学院神经外科医生Allan Levi博士和Shelby Burks博士领导的新研究提示,一种有前景的实验性疗法可能只有在针对特定损伤类型时才能发挥最佳效果。
在一项发表在《PLOS ONE》上的研究中,Levi博士、Burks博士以及米勒医学院迈阿密瘫痪治疗项目的研究人员(包括博士后研究员Ericka Schaeffer博士和Emily Errante博士)报告称,施万细胞来源的外泌体在严重周围神经损伤中显著改善了神经再生和功能恢复,但在轻度挤压伤中则没有明显效果。
为什么周围神经损伤如此难以治疗?周围神经可以再生,但只能到一定程度。轻度损伤(如神经挤压)通常能随时间自行恢复。而伴有大段缺损和神经组织丢失的严重损伤通常需要手术,常使用从患者身体其他部位取下的神经移植物。即便如此,恢复过程缓慢且常不完整。施万细胞通过支持轴突再生和髓鞘形成在神经修复中发挥关键作用。近年来,研究人员将注意力集中在微小且由膜包裹的囊泡——外泌体上。这些囊泡由细胞释放,携带能够影响愈合的分子信号,而无需移植整个细胞。
研究是如何设计的?为了了解施万细胞来源的外泌体是否能在不同损伤严重程度下支持恢复,研究团队在两种不同的临床前模型中测试了该疗法:严重损伤(坐骨神经15毫米缺损)和轻度损伤(通过压迫神经而不切断来制造挤压伤)。研究对象被分为五组,包括未治疗对照组、使用神经自体移植物进行手术修复组,以及使用装载施万细胞来源外泌体的神经导管治疗组。在11周内通过一系列综合指标跟踪恢复情况,包括感觉测试、步态分析、肌肉恢复、电生理学和详细的神经组织学检查。
对严重损伤的明显益处。结果显示了一个显著的模式。在严重神经损伤中,外泌体加载的治疗带来了:改善的运动功能(通过行走能力和肢体协调性测量)、更好的肌肉保存、更多的有髓轴突数量,以及更厚、更健康的包裹再生神经纤维的髓鞘。在许多指标中,结果接近目前手术金标准——自体移植的水平。Levi博士(资深作者、米勒医学院神经外科教授兼主任、迈阿密瘫痪治疗项目临床主任)表示:“这些发现表明,外泌体疗法有朝一日可能帮助减少我们对供体神经移植的依赖。这很重要,因为神经移植通常伴随着代价,包括供体部位的功能丧失。”
为什么轻度损伤反应不同?相比之下,外泌体治疗在挤压伤中几乎没有带来额外益处。无论是否使用外泌体,功能恢复和组织修复都很相似。共同资深作者、米勒医学院神经外科教授Burks博士认为,这可能反映了身体自身的修复能力。“在轻度损伤中,神经已经具有很强的自我修复能力,”他解释说,“这种自然恢复可能掩盖了单次外泌体剂量的任何额外益处。”研究还提出了另一种可能性:在挤压伤中,外泌体可能从损伤部位扩散或作用于其他地方,而不是直接增强局部神经再生。
这对患者意味着什么?尽管这项研究是临床前研究,但它对神经修复的未来具有重要意义。研究结果表明,并非对所有周围神经损伤都采用同一种疗法,精准方法可能至关重要。“这项研究告诉我们,外泌体不是一种万能解决方案,”Burks博士说,“但在合适的背景下,特别是对于严重神经缺损,它们可能提供一种强大的新工具。”在转向临床应用之前,还需要进行更多研究,包括:追踪外泌体在不同损伤类型中的分布和持久性、优化剂量和递送策略、比较不同细胞来源的外泌体,以及解决制造和监管挑战。
再生神经科学迈出的重要一步。通过长时间恢复期内直接比较轻度和重度神经损伤,该研究填补了该领域的一个关键空白。它也强化了迈阿密瘫痪治疗项目的研究人员在推进无细胞再生疗法方面的领导作用。“了解一种疗法何时有效,与其知道它有效同样重要,”Levi博士说,“这种洞察力使我们更接近为遭受毁灭性神经损伤的患者提供有意义的现实治疗方案。”
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