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脊髓损伤有望在临床获得救治 成果产业化期待资金支持
2022-09-23

图为李晓光教授(前排右一)和他的青年团队。

■创新启示录

10月12日,国际著名期刊《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了首都医科大学神经生物学系和北航生物与工程学院的双聘教授李晓光团队的两篇论文,首次证明了“应用生物活性材料激活内源性干细胞修复脊髓损伤”,采用全基因组表达谱分析方法阐明其机理,破解了截瘫这一世界性难题。今年10月,路透社就此创新成果专门采访了李晓光教授,对其科技创新成果的评价是:这是科学家首次证明激活内源性神经干/祖细胞以促进再生,尽管之前移植外源性神经干细胞也可促进一定程度上的再生,但是功能的恢复相当弱。李晓光教授的研究突破了以往的局限,在脊髓损伤的临床救治上有积极意义。日前,科技日报记者就此创新技术及成果未来的应用以及目前存在的问题采访了李晓光教授。

以生物新材料为载体

修复脊髓损伤

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是指因直接或间接暴力作用在正常脊髓组织,导致损伤平面以下各项功能,包括运动、感觉、括约肌和反射等功能障碍,是中枢神经系统的严重创伤,临床也称截瘫。数据显示,我国脊髓损伤患者人数众多,每年全国脊髓损伤的患者超过12万人,而慢性脊髓损伤患者约数百万或千万以上。SCI不但会给患者造成终身的残疾,而且会给家庭及社会带来沉重的负担。目前国内外临床尚无任何治疗办法。2010年,美国FDA批准的应用胚胎干细胞治疗脊髓损伤的临床试验,一年后宣布失败。

李晓光教授介绍说,脊髓不能再生的主要原因是成年中枢神经损伤局部的微环境不利于神经再生,这是近百年来医学界普遍的认识。迄今为止,脊髓损伤修复是全世界医学界高度关注并投入巨资研究的重大医学难题。但近年的研究发现成年中枢神经系统存在处于休眠状态的神经干细胞,仍然保留有潜在的再生能力。因此,只要通过操作改变损伤局部的微环境就可能促进脊髓损伤后的再生,这已经成为本世纪科学家们最宏大的梦想之一。

李晓光教授所带领的研究团队从上个世纪80年代开始,在北京市科委重大项目、国家863计划重大项目和国家自然科学基金重点项目等的支持下,致力于应用组织工程修复脊髓损伤的研究,该团队通过自主研制的新型生物材料支架实现受控的药物释放,将生物活性分子局部递送到损伤部位,重建疾病过程中丢失的神经回路。

业内人士认为,这一成果的创新性在于:利用生物材料激活成年动物内源性神经干细胞,诱导其分化成功能性的神经元并与宿主脊髓建立了功能性神经环路,最终导致截瘫功能的恢复,避免了伦理纠纷、免疫排斥并降低了发生肿瘤的风险,这将是修复组织器官最理想的办法。

创新技术“脊髓重建管”

获准进入临床试验

李晓光教授所领导的团队前期研究围绕生物材料支架定向诱导神经干细胞向神经元分化这一主题,在不同层面上研究了神经营养因子与神经干细胞相互作用的一系列重要科学问题,从技术上解决了生物材料长时程缓释蛋白多肽的问题,成功地应用生物材料支架移植修复成年动物脊髓损伤。实验结果证明:以成年大鼠和高等灵长类动物——猴为实验模型,经过形态学观察和电生理学检测及行为学评价证明,采用自己研制的“脊髓重建管”可以修复大鼠和猴的脊髓损伤,不但有形态结构的再生、生理机能的重建,而且有部分行为障碍的改善。

李晓光教授的成果首次在世界上证明:通过激活成年动物自体的内源性干细胞,并诱导其迁移至损伤区且分化为功能性的神经元来修复的中枢神经损伤,并最终导致功能恢复。

这项研究成果为临床治疗截瘫病人提供了创新的思路。该研究成果2010年在国际生物材料学专业最好的杂志《Biomaterials》连续发表四篇文章,并获国际同行的高度评价,同时,获得国家食品药品监督管理局(CFDA)临床试验研究批文,并获四项国家发明专利的授权。

目前,李晓光研究团队研制的“脊髓重建管”已经通过了中国食品药品检定研究院的检测,各项指标均符合ISO10993的国际标准;制定了产品技术标准,已经具备了开展临床试验研究的基础条件。然而,脊髓损伤的治疗与功能重建是一个系统工程,涉及诊断、治疗、康复训练和功能评价等多方面内容。

成果产业化期待资金支持

脊髓损伤修复和功能重建,从科学角度看是世界级尚未解决的重大医学难题,从医学角度看众多的截瘫患者和肢残患者急需救治。如果脊髓损伤修复和功能重建,能够全部或部分首先在我国取得研究进展,特别是在临床治疗方面取得突破,众多脊髓截瘫患者就有可能重新站起来,其社会效益和历史意义是不可估量的。而且,支持脊髓损伤修复的生物材料及其技术,可以形成生物医药领域新的支柱产业,产生巨大的国内、国际市场需求,成果的成功产业化和推广将对康复医学产业和高新医用生物材料产业形成强大的辐射和带动作用。

2013年诺贝尔医学或生理学获得者S·DHOF Thomas C及另外两位国外同行也给予了积极的评价。他们认为,李晓光团队的成果令人兴奋。在脊髓损伤治疗中通过载有神经营养素3(neurotrophic factor 3, NT3)的壳聚糖生物材料,缓慢释放营养素来激活内源性神经发生。此外,研究通过基因表达和神经功能的分析, 探究了脊髓损伤治疗的机理。而且提示出调动、利用神经干/祖细胞的小生态可能是一条更有希望的途径,但是到目前为止还未见成功先例。其他国际同行也认为,各种实验数据对脊髓损伤后功能恢复的分子机理不断提出质疑,其核心原因就是缺乏一个依据时间分析来判定从脊髓损伤到恢复期间的病理特征。

近年来,李晓光教授团队重视医工结合,医工交叉,研制开发了脊髓瘢痕定位软件为临床应用奠定了基础。李晓光教授团队正在进行临床试验前的相关研究。他告诉记者,脊髓损伤的治疗与功能重建是一个系统工程,涉及诊断、治疗、康复训练和功能评价等多方面内容。目前,团队正面临床前—0期的一些相关问题,比如,急性期损伤程度的鉴定——挑选完全性截瘫患者作为第一批受试者;慢性脊髓损伤瘢痕范围的界定开发软件;最低有效恢复的评价标准的制定;康复方案的制定;3—6例完全性截瘫患者的临床试验(配合康复训练,观察时间为1年)等等。

李晓光教授说:“上述问题的解决都急需政府资金和社会资本的大力支持,我期待着有更多的人参与到这一创新技术产业化的进程中,为早日完成临床应用做出努力。”

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