一项来自美国西北大学材料方面的开创性研究可能有助于那些需要干细胞治疗的脊髓损伤、中风、帕金森病、阿尔茨海默病、关节炎或任何其他需要组织再生的病症的患者。

资深作者西蒙斯·辛普森·奎里生物纳米技术研究所所长、董事会主任，材料科学与工程，化学，医学和生物医学工程教授塞缪尔·史图普（Samuel I. Stupp）说：“在细胞治疗的背景下，人们治愈这些疾病或再生坏死的组织是非常重要的。”

该研究于当地时间7月10日在Nature Communications杂志上发表。

我们身体中的细胞不断接收来自其周围基质中的蛋白质和其他分子发出的不同指令。例如，一些物质可以诱导细胞表达特定基因，从而它们可以增殖或分化成促进组织生长或再生的几种细胞。这种信号机制的特别之处在于这是活体中使信号停止并根据需要重新启动的内建能力，或者关闭一个信号并激活不同的信号来编程非常复杂的过程。目前，建立具有这种再生疗法动态能力的人造材料几乎是不存在的。

在今天发表的新作中报告了这种具有触发这种动态信号过程的可逆性合成物质的开发。该平台不仅可以研究更有效的管理干细胞再生疗法的物质，而且还将允许科学家在实验室中探索和发现新的方法来控制细胞的演化及其功能。

该研究其中一个发现是使用合成材料诱导神经干细胞增殖的可能性，然后在操作者选择的特定时间，触发它们分化成神经元，然后按要求将干细胞返回到增殖状态。

本文还报道了脊髓神经干细胞--最初被分类为被称为“神经球”的结构，可以被信号驱动扩散和分化。但是，当这个信号被关闭时，细胞自发地重组成菌落。这揭示了这些细胞之间的强烈相互作用，并且可能对于了解发育和再生过程十分重要。

这种操作细胞的新技术的潜在应用可能有助于治愈帕金森病患者。患者的皮肤细胞可以使用现有技术转化为干细胞。这种新技术可以帮助增值体外新转化的干细胞--在实验室中--然后在移植前将其分化为多巴胺生成神经元。

在这个新技术中，材料用不同的DNA链进行化学修饰，每个DNA都设计成向细胞显示不同的信号。为了激活信号，将含有与肽偶联的互补DNA链的可溶性分子加入到材料中以产生显示该信号的DNA双螺旋。通过加入几滴DNA-肽缀合物并给予绿光以产生更多的干细胞。向材料提供动态智能的方法是将表面暴露于可溶性单链DNA分子，其设计为“抓住”双链体的含信号链并形成新的DNA双螺旋。这种新型双链不再附着在材料表面上从而被洗去，以此关闭生物信号。要重新开启信号，所需要的只是引入一个新的单链DNA拷贝，该信号会重新连接到材料的表面。

Stupp说：“人们希望使用利用自己身体的干细胞再生组织的细胞疗法。原则上来说这是可能的，但是需要一个有效的扩散和分化细胞的程序。我们的技术就是这样做的。”

虽然这个过程目前只在体外进行，然后移植细胞，Stupp说，将来可能会在体内执行这个过程。将干细胞植入临床中，将其封装在该研究中描述的该类材料中，再通过注射在特定的位置发挥作用。然后将可溶性分子给予患者以操纵移植细胞的增殖和分化。