又有好消息带给大家
长期困扰世界医学界的重大难题
脊髓损伤修复
获得突破性进展
北航李晓光教授团队历时20余年
成功用自主研发的活性生物材料
促进非人灵长类恒河猴的截瘫肢体功能恢复
为成年哺乳类脊髓损伤治疗奠定了基础
这项成果于5月29日
在线发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上
(点击阅读原文查看)
相关研究成果5月29日在线发表在《美国科学院院刊》上
5月31日《科技日报》头版报道:《成年哺乳类中枢神经损伤不能再生结论被颠覆》。
6月1日《人民日报》报道:《受损神经有望再生》。
这项成果究竟是什么呢?
一起看看《人民日报》报道吧!
我国科学家破解成年非人灵长类脊髓损伤修复难题
受损神经有望再生
人民日报记者赵婀娜
日前,北京航空航天大学和首都医科大学双聘教授李晓光、医院孙毅教授及首都医科大学杨朝阳教授带领团队,历时20余年成功破解成年非人灵长类脊髓损伤修复这一医学难题。该团队首次证明,我国自主研发的活性生物材料可改善损伤局部微环境,促进非人灵长类恒河猴的皮质脊髓束(CST)长距离再生,越过损伤区与宿主脊髓建立起功能性神经网络从而使截瘫肢体功能恢复,相关研究成果于5月29日发表在《美国科学院院刊》上。
在我国,每年脊髓损伤新发病例为12万例;在美国,每年新增脊髓损伤病例1.7万例。脊髓损伤通常发生在青壮年时期,导致病患运动和感觉功能损害、神经性疼痛、僵直等。成年哺乳类脊髓损伤不仅会破坏最初的脊髓解剖结构,导致细胞死亡,还会由于炎症、脱髓鞘和胶质细胞增生等原因触发二次损伤,最终使损伤平面以下的功能丧失。
行为学:NT3壳聚糖治疗后恒河猴下肢行走能力得到一定程度的改善
对于成年哺乳类的脊髓损伤一直没有有效的干预或修复手段。在过去的几十年里,成年中枢神经系统的特化区域发现了内源性的多潜能干细胞,在应用内源性神经干细胞治疗中枢神经系统损伤和神经退行性疾病取得了一定的进展。这些内源性的干细胞可以持续地分化成神经元,神经元可以参与新环路的形成,导致神经损伤后的部分功能的恢复。但上述这些研究仅限于活化并募集脑部内源性神经干细胞。
研究团队在年发现成年啮齿类中枢神经系统中内源性的神经干细胞可被激活,募集并迁移至病损部位分化为成熟的神经元,继而与宿主已有的神经环路整合,导致截瘫功能恢复。此神经网络中继站理论解决中枢神经系统轴突长距离生长难题,为中枢神经再生提供了新的理论依据。
研究团队在国际上首次提出“成年内源性干细胞孵化学说”。在该学说中,研究人员将内源性干细胞的孵化看作育种,中枢神经系统的脑或脊髓的病损部位比喻为“土壤”,通常充满各种炎性因子和抑制因子,水肿,缺氧,就像盐碱地,而存在于成年哺乳类脑和脊髓内的神经干细胞大多处于静息状态,就像“蛰伏的种子”。
形态学:组织学分析显示在脊髓损伤后NT3-壳聚糖导管促进神经组织的再生与重构
研究团队自主研发的活性生物材料可以长期控制释放神经营养因子,改善被认为是“土壤”的损伤局部微环境,激活“蛰伏的种子”——内源性神经干细胞,募集其迁移至病损部位分化为成熟的神经元,新生的神经元可与宿主细胞形成功能性的神经环路最终导致功能恢复。
研究人员使用活性生物可降解材料支架诱导非人灵长类恒河猴脊髓损伤后稳定的神经再生,包括皮质脊髓束轴突的长距离生长、感觉和运动功能长期稳定的恢复。研究人员借助了一系列的非侵入性检测手段,例如功能磁共振成像、磁共振弥散张量成像以及运动学步态分析等方法进行实验效果评估。最新发表的科研成果证明,生物材料治疗脊髓损伤的方法在非人灵长类脊髓损伤模型中取得实质性的成功,为其在临床治疗脊髓损伤中的潜在应用提供了坚实的基础。
诺奖得主这样评价
ThomasC.Südhof
年诺贝尔生理学及医学奖获得者
美国国家科学院、美国国家医学院、美国文理学院院士,美国斯坦福大学医学院终身教授ThomasC.Südhof(托马斯·聚德霍夫):
“本次在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表的论文是由李晓光和孙毅团队共同领导的研究,这也是两位作者之前两篇论文的重要延伸。以前的文章在啮齿动物中证实,植入生物活性材料能够修复脊髓损伤后神经的连接。本次的研究表明,猴子可以获得相似的积极效果。生物活性材料发挥的巨大作用对于治愈人类的神经损伤的目标是振奋人心的。这项研究十分重要,不仅因为它证实了在啮齿类动物以及非人灵长类动物的作用,而且由于该研究基于丰富和大量的样本,这激发了科学家们对结果的信心。当下最重要的目标是实现其他科学家对这些研究结果的重复验证。这是必要的,因为生命科学的结果可能会无意中出现错误,而且由于当前研究的影响非常显着,需要独立重复的实验来激发同领域科学家对结果的信心,之后才可以考虑进行临床试验。此外,还需要对植入的活性材料进行更好的描述,以便科学界可以独立生产植入材料。简言之,这项研究代表了生物活性材料一项重要的进展,也是治疗脊髓损伤研究的一项重大进展,并且这将是首次让治愈破坏性病症成为可能。
”团队风采
这项研究由北京航空航天大学和首都医科大学双聘教授李晓光、医院孙毅教授及首都医科大学杨朝阳教授领衔完成。
李晓光
本文责任作者
北京航空航天大学教授
孙毅
本文共同责任作者
同济大学医学院教授
杨朝阳
本文共同责任作者
北航生物与医学工程学院届博士,首都医科大学基础医学院教授,博导
(三位教授简介,滑动看更多)
李晓光教授,生物材料与神经再生北京市重点实验室(北京航空航天大学)主任,长期从事应用组织工程学方法修复神经系统损伤的应用研究和机理研究,主攻方向是脊髓损伤的修复、脑损伤的修复和周围神经损伤的修复,开发了用于修复脑、脊髓以及周围神经损伤的人工神经材料等。
先后主持完成了国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家国际科技合作专项项目、北京市科委重大项目等10余项国家科技计划项目,自主研发的生物支架材料复合神经营养因子体系已实现对成年动物的中枢神经修复。课题组已经申请和授权多项发明专利,并在相关专业性国际顶级杂志上发表多篇文章。年,研究团队在《美国科学院院刊》(PNAS)上连续发表两篇文章,在世界上首次证明了生物材料可激活成年动物体内休眠状态的神经干细胞分化为“功能性神经元”修复损伤并初步阐明了修复机理;并在国际上首次提出哺乳类“成年内源性干细胞孵化学说”。美国斯坦福大学教授ThomasCSüdhof(年诺贝尔生理或医学奖获得者),专门在《ScienceChina》撰文,对该成果进行了高度评价。自主研发的“脊髓重建管”在国家“十二五”科技创新成就展“高端产品突破”排名第一。
近年来共培养研究生20余名,其中一名博士获年北京市优秀博士学位论文及年全国优秀博士学位论文。发表SCI文章24篇,总影响因子.分,单篇SCI论文最高影响因子9.分。论文总被引次,单篇文章最高被引54次。授权发明专利4项。
YiEveSun(孙毅)教授,美国加州大学洛杉矶分校终生教授,长期致力于神经干细胞向特定神经元和胶质细胞分化过程中的细胞内信号传导通路和表观遗传调控机制的研究。
杨朝阳教授,现任托马斯北京研究院“中枢神经损伤病理生理学”方向学术带头人。长期从事“利用生物材料修复中枢神经系统损伤”的研究,主要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,从生物材料支架修复成年脊髓损伤、脑损伤的关键问题切入,在世界上首次证明NT-3-壳聚糖支架可改善损伤局部微环境,激活内源性神经发生,修复脑损伤和脊髓损伤并导致相应功能障碍的恢复;首次借助WGCNA阐明了激活内源性神经发生的机理。同时搭建从基础研究到临床应用的桥梁,开创了应用影像学技术无创地建立陈旧性脊髓损伤瘢痕范围诊断、残留白质束的退变与相应功能障碍之间的量化参数指标。为修复陈旧性脊髓损伤提供了理论和技术支持。
共计发表SCI论文24篇,影响因子累计89.,被SCI期刊引用总计次。重要成果在《PNAS》、《Biomaterials》等学术期刊以第一作者或通讯作者发表文章20篇(IF累计82.)。主持完成多项国家科技支撑计划、国家自然基金面上项目及全国百篇优秀博士论文基金等。
这项科研成果的问世
也展示了北航的人才培养成果
本文的7名第一作者(共同第一作者)中
有4名是北航博士毕业或在读博士生
饶家声
本文第一作者
北航生物与医学工程学院讲师
赵璨
本文共同第一作者
北航大数据与精准医疗高精尖中心博士后
段红梅
本文共同第一作者
北航生物与医学工程学院届博士,现任首都医科大学基础医学院讲师
魏瑞晗
本文共同第一作者
北航生物与医学工程学院在读博士生
赵文
本文共同作者
北航生物与医学工程学院12级硕士生,现任首都医科大学基础医学院主管技师
前情回顾
戳下方链接,了解“托马斯北京研究院”、“北京-迈阿密SCI修复计划”相关背景
诺贝尔奖获得者加盟北航
让截瘫病人重新站立,他们或将改变世界!
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