如今，全球有成千上萬的人因為脊髓損傷而導緻癱瘓，目前仍無有效的治療方法。最近，在頂級期刊上同時發表的兩篇文章為脊髓損傷造成的肢體完全癱瘓的患者們重燃了希望！
1. 首次設計出用于治療癱瘓的人類脊髓植入物
2022 年 2 月 7 日，發表在著名期刊Advanced Science上的一項研究中，以色列特拉維夫大學的科學家們，依靠人類細胞和材料首次設計出一種功能性 3D 人類脊髓組織，并将其植入以慢性癱瘓為特征的實驗室小鼠模型中。結果表明，在 80% 的測試對象中成功恢複了行走能力。
研究成果（圖源：Advanced Science）
這項開創性研究是由特拉維夫大學 Sagol 再生生物技術中心負責人 Tal Dvir 教授上司的實驗團隊完成。
特拉維夫大學 Sagol 再生生物技術中心負責人 Tal Dvir 教授
（圖源：Sagol 再生生物技術中心）
Tal Dvir 教授解釋說：「我們的技術是從患者身上采集腹部脂肪組織。這種組織與我們體内的所有組織一樣，由細胞和細胞外基質組成。在将細胞從細胞外基質中分離出來後，使用基因工程對細胞進行重新程式設計，使它們恢複到類似胚胎幹細胞的狀态。另外，我們從細胞外基質中制備了一種個性化的水凝膠，植入後不會引起免疫或排斥反應。之後，将幹細胞包裹在水凝膠中，在模拟脊髓胚胎發育的過程中，将這些細胞轉化為含有運動神經元的神經元網絡 3D 植入物。」
然後，将人類脊髓植入物植入到實驗室模型中，分為急性模型和慢性模型兩組。實驗結果發現，植入後，100% 急性癱瘓和 80% 慢性癱瘓的實驗室模型恢複了行走能力。
這是世界上第一個植入工程人體組織在動物模型中産生長期恢複的例子，是人類癱瘓治療最相關的模型。
基于 Dvir 教授實驗室開發的革命性器官工程技術，他與業界合作夥伴于 2019 年建立了 Matricelf (matricelf.com)，該公司采用 Dvir 教授團隊的方法，旨在使脊髓植入療法商業化，以滿足癱瘓者們的需求。
現在，研究人員正在為下一階段的研究做準備，希望在未來幾年内可以進入人體臨床試驗階段，最終能夠讓患者重新站立和行走。
2. 個性化脊髓治療使完全癱瘓患者迅速恢複運動功能
同日，Nature子刊Nature Medicine發表了一篇題為Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis的論著，為脊髓損傷癱瘓患者提供了一種可迅速恢複運動功能的脊髓電刺激系統。
曾在 2018 年底，David Mzee 在一次運動事故中因脊髓部分損傷而癱瘓，後來他從輪椅上站起來，在助行器的幫助下開始走路。這是第一個證明瑞士聯邦理工學院（Swiss Federal Institute of Technology）Grégoire Courtine教授和瑞士洛桑大學醫院（Lausanne University Hospital）Jocelyne Bloch教授開發的系統——使用電刺激重新激活脊髓神經元，可以在脊髓損傷癱瘓患者身上有效工作的證據，在當時這個事件也刊登上了世界各地的頭條新聞。
由Courtine教授和Bloch教授兼神經外科醫生上司的研究小組優化了他們之前的系統，通過人工智能軟體控制的更複雜的植入物，新植入物可以刺激激活軀幹和腿部肌肉的脊髓區域，使三名完全性脊髓損傷的患者能夠在實驗室外再次行走。
研究成果（圖源：Nature Medicine）
Courtine 教授說道：「我們的刺激算法仍然建立在模仿自然的基礎上，而且新的植入物被設計直接放在脊髓上，它們可以調節特定肌肉群的神經元。通過控制這些植入物，我們可以激活脊髓，就像大腦會自然地讓患者站立、行走、遊泳或騎自行車一樣。」
該研究首先通過外科手術将新的導線植入到癱瘓者的脊髓上，之後将兩個小遙控器連接配接到癱瘓者的助行器上，并将它們無線連接配接到一台平闆電腦上，平闆電腦再将信号轉發到該癱瘓者腹部的起搏器。起搏器反過來将信号傳遞給植入的脊髓導線，刺激特定的神經元，進而使癱瘓者行走。
Bloch 教授說：「我們在這方面的突破是植入更長、更寬的導線，電極的排列方式與脊神經根完全一緻，這樣可以精确控制調節特定肌肉的神經元。」
在脊髓植入物被激活後，參與實驗的三名癱瘓者都可以在一天内站立、行走、踩踏闆、遊泳，并能夠控制他們的軀幹運動！這是因為系統為每種類型的活動都編寫了特定的刺激程式，患者可以在平闆電腦上選擇所需的活動，相應的信号會被轉發到腹部的起搏器。
▲其中一名患者恢複行走（截圖來源：瑞士洛桑大學醫院）
顯然，這項研究在一天内取得的進展是驚人的，而且之後幾個月的效果更令人興奮。更重要的是，由于這項技術是微型化的，患者不僅局限于實驗室内，更可以在戶外進行訓練。現該三名實驗患者遵循本研究訓練方案，能夠恢複肌肉品質，獨立地四處走動，并參加社交活動。
目前，該研究團隊正與 ONWARD Medical 合作，将該研究發現轉化為真正的治療方法，進而改善全世界成千上萬癱瘓者們的生活。