新型水凝胶干细胞治疗修复小鼠受损脑组织

墨尔本大学和澳大利亚国立大学的研究人员开发了一种新型“混合”水凝胶，使临床医生能够安全地将干细胞输送到小鼠脑损伤部位。

水凝胶是一种水基凝胶，可用于将物质输送到体内，并可用于促进新细胞的有效生长。

发表在Nature Communications上的概念验证突破解决了干细胞研究人员自1980年代以来面临的一个主要挑战 - 保持干细胞存活足够长的时间，使它们在插入身体受损部位时进化成创建新组织所需的细胞。

水凝胶提供干细胞和氧气，以在注射过程中保持干细胞存活，并确保干细胞进化成创建新组织以修复损伤所需的细胞类型。研究人员认为，这一进展将有利于大脑和中枢神经系统以外的许多其他身体部位的干细胞治疗。

开发水凝胶的团队由墨尔本大学教授David Nisbet共同领导，他是格雷姆克拉克生物医学工程研究所所长;以及澳大利亚国立大学(ANU)教授科林·杰克逊(Colin Jackson)，他是肽和蛋白质科学创新以及合成生物学澳大利亚研究理事会卓越中心的成员。

尼斯贝特教授说：“中风等损伤后，大脑中有一个死区，包括血液系统。因此，我们需要临时血液供应来支持细胞，直到血液系统修复。这种获得专利的水凝胶提供了这一点。

“很少有药物治疗可以治疗中风或帕金森病等疾病，而且疗效不佳。目前没有治疗方法可以逆转这些情况。

杰克逊教授说，这一突破将引起全球研究人员和临床医生的兴趣，并可能导致许多革命性的医学治疗。

“概念验证现在已经在小鼠的大脑中得到证明，但这项研究代表了一种可推广的策略，用于开发用于各种应用的可注射纳米材料，包括细胞移植，基因和药物递送，3D体外疾病模型和器官芯片技术，”杰克逊教授说。

经过五年的研究中，研究小组发现，一种基于肌红蛋白的合成蛋白质 - 一种在抹香鲸和马的心肌中高浓度发现的天然蛋白质 - 添加到他们的水凝胶中提供了持续的氧气释放，以确保干细胞在递送过程中存活并发育成修复脑组织所需的细胞类型。

鲸鱼和其他深潜动物被认为在肌肉组织中进化出高浓度的肌红蛋白，因此它们可以在潜水时缓慢吸收尽可能多的氧气。同样，马被认为进化出更高浓度的肌红蛋白，因此它们可以跑更长的距离。

墨尔本大学教授克莱尔·帕里什(Clare Parish)进行了小鼠研究，并表示结果是在受伤的脑组织中实现的，这提高了为未来人类治疗生长新组织的可能性。

“我们看到结合肌红蛋白和干细胞的水凝胶修复了受伤的脑组织。在水凝胶交付后28天进行的分析显示，与不含肌红蛋白的水凝胶相比，健康大脑功能所需的新干细胞的存活和生长显着增强，“Parish教授说。

“我们观察到新组织可以以类似于健康脑组织的方式受到刺激，这为在水凝胶中包括氧气输送以实现干细胞移植的长期存活和整合提供了第一个证据。