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的“混合”水凝胶，它允许临床医生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。
图：与注射不含肌红蛋白的水凝胶相比，注射含有肌红蛋白的水凝胶 28 天后的小鼠脑组织显示出更大体积的健康移植脑组织
近期发表于《自然》杂志子刊Nature Communications的这一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，以便在将它们插入人体后进化成创建新组织所需的细胞身体受损的部位。
水凝胶提供在注射过程中保持干细胞存活所需的干细胞和氧气，并确保干细胞进化成产生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、Graeme Clark 生物医学工程研究所所长 David Nisbet 共同领导；和澳大利亚国立大学 (ANU) 教授 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委员会卓越中心的成员。
Nisbet 教授说：“中风等受伤后，大脑中会出现死区，包括血液系统。因此，在血液系统修复之前，我们需要临时的血液供应来支持细胞。这种获得专利的水凝胶提供了这一点。
“很少有药物可以治疗中风或帕金森氏症等疾病，而且疗效甚微。目前没有可以逆转这些情况的治疗方法。”
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。
“概念验证现已在小鼠大脑中得到证实，但该研究代表了开发可注射纳米材料的通用策略，可用于多种应用，包括细胞移植、基因和药物输送、3D 体外疾病模型和器官-片上技术，”杰克逊教授说。
经过五年的研究，该团队发现，将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以高浓度存在的天然蛋白质——添加到水凝胶中，可以提供持续的氧气释放，以确保干细胞在传递过程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它们的肌肉组织中进化出了高浓度的肌红蛋白，因此它们可以在潜水时慢慢吸收尽可能多的氧气。同样，人们认为马已经进化出更高浓度的肌红蛋白，因此它们可以跑得更远。
墨尔本大学教授克莱尔·帕里什 (Clare Parish) 进行了小鼠研究，并表示研究结果是在受伤的脑组织中取得的，这增加了为未来人类治疗培育新组织的可能性。
“我们看到含有肌红蛋白和干细胞的水凝胶修复了受损的脑组织。交付水凝胶 28 天后的分析显示，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与健康脑组织类似的方式受到刺激，从而首次证明在水凝胶内输送氧气可实现干细胞移植的长期存活和整合。”
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