研究先天性脊髓畸形的新方法

研究先天性脊髓畸形的新方法

2024年07月17日

来自帕多瓦大学和威尼斯分子医学研究所（VIMM）的一组科学家与伦敦大学学院（UCL）合作，成功在鸡胚胎发育中的大脑和脊髓中直接创建了机械力传感器。

发表在著名期刊《自然·材料》上的研究《量化脊椎动物形态发生过程中的机械力》，为理解和预防先天性畸形（如影响欧洲每1000名新生儿中1名的脊柱裂）开辟了新途径。

尽管人们已经研究了数十年，但这些畸形的全部范围仍无法仅通过分子和遗传学研究来解释。因此，本研究在胚胎发育过程中组织的物理和机械参数研究中，发现了一条补充路径。胚胎发育各个阶段产生的力场对于器官和解剖系统的形成至关重要，对其进行研究存在技术难题，即难以在胚胎上操作。一个典型的例子是力学在神经管的形成中起作用并至关重要，神经管将发育成中枢神经系统。

为了克服这一挑战，帕多瓦大学玛丽·居里学者、UCL副研究员艾里尼·马尼奥、帕多瓦大学教授兼VIMM科学主任尼古拉·埃尔瓦索雷，以及UCL首席研究员加布里埃尔·加莱亚领导的一项研究成功地将宽约0.1毫米的微型力传感器直接3D打印到鸡胚胎发育中的神经系统中。

这使得研究人员能够量化胚胎形成脊髓所需产生的微小力量——大约相当于人类纤毛重量的十分之一。

对于胚胎的正常发育，这些力量必须大于反向抵抗的负向力量。确定能够增加正向力量或减小负向力量的药物可能有助于预防脊柱裂等先天性畸形。这些药物可补充服用叶酸这一公认孕前预防策略带来的益处。

研究团队还证明，当干细胞分化为脊髓细胞时，同样的技术也可应用于人类干细胞。在未来，这将使得能够比较健康捐赠者和脊柱裂患者的干细胞，以了解为什么有些人会患上这种疾病。