デューク大学の生物医工学の研究者たちが、脳卒中後の脳の回復を助けるかもしれない注射可能な生体材料を開発した。マウスの実験では、このジェルが死んだ脳組織が残した空洞を居心地の良い治癒ハブに変え、体自身の免疫細胞を呼び寄せ、新しい血管を芽生えさせ、神経組織を微調整し、げっ歯類の運動技能を向上させた。この研究結果は『Cell Biomaterials』に掲載された。

脳卒中について説明しよう。毎年何百万人もの人々が虚血性脳卒中を経験する。これは血栓が脳の一部への血流を遮断することで起こる。血栓溶解薬や物理的な血栓除去などの緊急治療は、まだ生存可能な組織を救うことができるが、脳組織が死んでしまったら、それはもう戻らない。重度の脳卒中は、脳があった場所にぽっかりと穴を残すことがあり、リハビリテーションには限界がある。生き残った回路が適応するのを助けることはできても、失われた領域を再建することはできない。

「脳組織が失われた後は、血流を回復するだけでは不十分です」と、デューク大学のロバート・プロンシー記念生物医工学教授であるタチアナ・セグラ氏は言う。「私たちの目標は、免疫、血管、神経の修復プロセスが一緒に働き始めるように、損傷した空間を工学的に設計することです」。

研究チームは、脳卒中空洞内に、複数の修復タイプを同時にサポートする環境を作り出した。彼らはMAPS（微小多孔性アニール粒子足場）を使用した。これは、多孔質構造に組み立てられるハイドロゲル微粒子で、細胞が神経組織を再建するための枠組みを提供する。しかし、彼らはそれだけにとどまらなかった。彼らは免疫系も利用しようとし、脳損傷に迅速に応答する星状細胞に焦点を当てた。星状細胞は、細胞外小胞（EV）を放出する。これは、他の細胞に影響を与えるタンパク質、脂質、遺伝物質の小さなパッケージである。

科学者たちは、EVを損傷領域に直接注入するのではなく、化学的にハイドロゲル微粒子に付着させた。これにより、シグナルが足場内に集中し、入ってくる細胞がそれらに遭遇する可能性が高まった。「私たちは単に材料を脳に置いているのではありません」とセグラ氏は言う。「私たちは、修復反応のいくつかの部分を調整できる局所環境を工学的に設計しているのです」。

特に有望なシグナルの組み合わせは、IL-4とC1qで、マクロファージや、驚くほど持続する好中球などの有益な免疫細胞を引き寄せた。好中球は通常、脳卒中初期の炎症における悪者だが、結果はその役割がより微妙であることを示唆している。後期に、適切なシグナルがあれば、彼らは実際に修復を支援するかもしれない。研究者がこれらの好中球を除去すると、血管形成が急落し、足場のリモデリングも減少した。これは、これらの細胞が重要であることの証拠である。

「この結果は、脳卒中後の好中球についての私たちの考え方を変えます」と、セグラ研究室の主任科学者で博士研究員のシャンジン・シン氏は言う。「彼らの役割は、彼らがいつ到着するか、どこに位置するか、そして周囲から受けるシグナルに依存するようです。私たちの研究は、適切な時期にこれらの細胞を動員し保持するための工学的戦略の可能性を示しています」。

免疫細胞が移動するにつれて、空洞全体に新しい血管が形成され、軸索線維（脳の通信ケーブル）が損傷領域の内部と周囲の両方で増加した。マウスはまた、グリッド歩行テスト（前肢の踏み外しを測定）で改善し、8週間後には統計的に健康な対照群と区別がつかなくなった。この改善は研究の残りの期間続いた。

チームはまた、足場なしでEVを試したが、同様の血管修復を生み出すことはできなかった。したがって、生体材料は単なる送達ビークルではなく、その多孔質構造とシグナルを集中させる能力が重要である。

もちろん、これはすべてまだ前臨床段階である。この治療法はマウスでのみテストされており、脳への直接注射が必要である。安全性を評価し、免疫細胞の役割を理解し、ヒトの脳卒中に近いより大きなモデルで効果があるかどうかを確認するには、さらなる研究が必要である。また、現在のEVはラットの星状細胞に由来しており、...（記事はここで途切れている）