一个简单的微笑常常能够传达语言难以表达的情感，这正是非语言交流在人类互动中如此重要的原因。然而，面神经疾病或损伤会使这种交流能力受限，给患者带来深远的影响。
目前，治疗此类神经损伤的主要方法是使用自体移植技术，即从患者身体其他部位提取神经组织修复受损神经。然而，这种方法存在一些明显的缺点，例如供体部位的损伤，以及恢复功能的效果往往难以保证，成功率近乎是“抛硬币”的概率。虽然人造替代品已经被探索，但其效果始终无法媲美自体移植。
匹兹堡大学的生物工程学家们通过自然界最精妙的工程师——干细胞，可能找到了一个新的解决方案。团队利用干细胞的修复特性，开发出可植入的导管，作为桥梁，为受损神经提供方向性、机械性和生化指导，帮助其跨越较大的缺损区域进行再生。
在大鼠面神经上的实验表明，这项技术的表现与自体移植相当。这一成果已发表在《神经工程学杂志》上。
细胞与组织的自然智慧
“我们依赖于细胞自身的智慧，因为它们知道如何生成和组织组织结构，”该研究的资深作者、口腔与颅面科学和生物工程学教授法蒂玛·赛义德-皮卡德博士表示。“这些工程化的组织比许多人工制造的支架更具生物仿真性。”
修复神经需要神经元的长轴突重新生长并正确连接目标组织。在自体移植中，轴突的再生过程缓慢，而连接错误的风险可能导致意外的肌肉活动。为了加快这一过程，研究人员尝试使用特定的细胞，如神经支持细胞和干细胞，这些细胞可以分泌促进神经再生的生物分子。此外，他们设计了具有导向功能的合成组织支架，例如带有凹槽的表面，以指导轴突朝向正确目标生长。
“在合成支架中嵌入并均匀分布细胞而不损伤它们是一个挑战。此外，要让这些支架匹配天然组织的复杂结构也非常困难，”第一作者、匹兹堡大学博士米歇尔·德鲁里解释道。
干细胞生成的神经导管
研究团队提出，既然许多细胞能够生成或重塑其周围的细胞外基质（ECM），为何不让细胞自主生成支架？他们选择了牙髓干细胞（DPSCs），这是一种坚韧且易获取的细胞，能产生促进神经生长的蛋白质。研究人员从成人智齿中提取了这些细胞，并让它们生成ECM。
为了诱导牙髓干细胞形成有利于轴突对齐的环境，研究人员制造了带有微米级凹槽的橡胶模具，并在其表面培养细胞。几天后，细胞分泌的ECM沿凹槽对齐，形成薄薄的生物膜。随后，他们将这些膜从模具上剥离并卷成圆柱形导管。
在之前的一项研究中，这种方法已成功用于修复受压损伤的神经。在最新研究中，团队设法用导管跨越了大鼠面神经5毫米的缺损，这是一个天然条件下无法自行愈合的距离。
实验验证与功能恢复
研究人员将这些导管植入大鼠面神经的颊支，这一神经控制微笑动作，是人类与他人沟通和表达的重要部分。同时，另一组大鼠接受了自体移植作为对照。
12周后，研究人员通过组织学检查发现，细胞生成的导管在全长范围内成功再生了轴突，其密度和数量与自体移植相当。通过电刺激实验，他们进一步验证了导管组大鼠的胡须运动与自体移植组表现一致。
赛义德-皮卡德博士团队未来的研究将致力于更深入地理解ECM和细胞在愈合中的作用，并以此改进技术。例如，除了直接促进再生，导管还可能通过减轻炎症起到辅助作用。
这项研究展示了一种全新且颇具潜力的神经修复方法，有望在未来造福更多面神经损伤的患者。
参考文献：DOI: 10.1088/1741-2552/ad749d
编辑：周敏
排版：李丽
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