西北大學研發人類脊髓類器官模型測試再生療法

西北大學的研究團隊近期研發了一種最先進的人類脊髓類器官模型，以測試一種能夠逆轉動物癱瘓的再生療法。該研究利用誘導多能幹細胞培養出微型人類脊髓，並故意對其進行損傷，模擬人類嚴重損傷後的情況。這些類器官顯示出細胞死亡、炎症和膠質瘢痕等特徵，與實際情況非常相似。

值得注意的是，這種模型還包含小膠質細胞，使其更加接近真實的人體環境。研究團隊在施加切割和壓迫性挫傷兩種損傷類型後，使用稱為「舞動分子」的療法治療受損類器官。結果顯示神經突起顯著增長，並且瘢痕組織也大幅減少。研究資深作者 Samuel I. Stupp 博士指出，這項工作使科學家更接近於直接在人體組織中測試新療法。

Stupp 説：「類器官的一個最令人興奮的方面是，我們可以利用它們在人體組織中測試新療法。在沒有臨床試驗的情況下，這是實現該目標的唯一方法。」研究團隊通過開發兩種不同的損傷模型並測試療法，來檢查其效果是否與動物模型相似。在應用療法後，膠質瘢痕顯著減少，幾乎變得不可檢測，並且神經突起開始生長。

脊髓類器官是一種實驗室培養的簡化版器官，模仿了結構和功能。這種類器官經過數月培養，逐漸發展出神經元、星形膠質細胞以及小膠質細胞。「這是一種擬似器官。」Stupp 表示。「我們是第一個將小膠質細胞引入人類脊髓類器官的研究團隊，這是一個巨大的成就。」

該療法屬於超分子治療性肽，它在液體中注射後會迅速形成由納米纖維組成的凝膠，這些納米纖維模擬了脊髓的細胞外基質。「考慮到細胞及其受體不斷運動，可以想像，運動更快的分子會更頻繁地接觸到這些受體。」Stupp 在 2021 年表示。「如果分子的運動緩慢且不夠活躍，它們可能永遠無法與細胞接觸。」

早期動物研究顯示，在嚴重損傷後 24 小時內進行單次注射可使老鼠數周內恢復行走能力。在類器官實驗中，該療法也減輕了炎症、減少了膠質瘢痕並鼓勵神經元有序生長。研究團隊現在計劃開發更先進的模型，包括模擬長期存在瘢痕組織的慢性脊髓損傷的類器官。此外，他們還看到了透過從患者自身幹細胞生成脊髓組織的個性化方法的潛力。

此項研究成果已發表在《Nature Biomedical Engineering》期刊上。