马里兰大学医学院 (UMSOM) 的研究人员发现了干细胞疗法的一项创新，可以在动物模型中再生心脏骤停后的大脑神经细胞。这项研究由 神经外科教授Xiaofeng Jia 博士(医学学士、硕士、哲学博士、FCCM) 领导，他发现将改良的糖分子应用于人类神经干细胞可以提高治疗成功的可能性。这些糖分子的应用既增强了干细胞的增殖，又促进了它们向神经元的转变，帮助修复大脑中的关键连接。这一发现最终可能会改善心脏骤停引起的脑损伤患者的康复情况。
这项关键研究由国家神经疾病和中风研究所 (R01NS125232、R01NS110387) 资助，并刊登在《先进功能材料》杂志4 月第 34 卷第 17 期封面上 。
脑损伤是心脏骤停最常见的后果，因为脑部血流和供氧受损。每年有近 700 万人遭受心脏骤停，其中约 70% 的人遭受长期脑损伤，导致永久性残疾。
由于大脑体内微环境恶劣，干细胞疗法治疗神经功能障碍的潜力长期以来一直充满挑战;这导致干细胞在受伤部位的保留和整合较差。
通过代谢糖工程操纵细胞复杂碳水化合物结构的最新进展，使马里兰大学医学院的研究人员能够探索一种被称为 TProp 糖类似物的改良糖分子的功效，以帮助干细胞在大脑中保持更高的活力。
“人体的所有细胞都包裹在一种叫做‘聚糖’的糖分子中，” 贾博士说。“通过我们之前的研究，我们发现这些糖分子对细胞功能至关重要。糖工程使我们能够进一步增强干细胞活力，因此它们可能对心脏骤停引起的脑损伤提供治疗作用。这是患者再生医学向前迈出的重要一步。”
在这项研究中，研究人员在大鼠模型中检查了其功效，并比较了“幼稚”人类神经干细胞与用“TProp”糖类似物预处理的神经干细胞的效果。研究发现，用 TProp 预处理的干细胞通过各种行为测试显著改善了大脑功能，并减少了焦虑和抑郁相关行为。
治疗还激活了相关的炎症 Wnt/β-catenin 信号通路，该通路调节细胞功能的关键方面。TProp 上调的这一通路促进了干细胞向神经元的转变，神经元是负责发送和接收大脑信号的神经细胞。
TProp 预处理组还表现出改善的突触可塑性、神经元改变连接强度的能力，以及减少的中枢神经系统神经炎症，提供了卓越的再生和恢复受损脑功能的能力。
结果表明，糖工程干细胞有可能促进存活或再生的神经元之间新连接的生长，从而导致大脑回路再生。
“这项创新研究是一项重要的概念验证研究，表明干细胞可用于再生心脏骤停后遭受毁灭性伤害的患者大脑中的神经连接”， 马里兰大学巴尔的摩分校 John Z. 和 Akiko K. Bowers 杰出教授兼院长、UMSOM 院长兼医学事务副校长 Dean Mark T. Gladwin 医学博士说道。 “这项转化应用的下一步包括确定 代谢糖工程干细胞疗法的最佳给药途径和时机，以及 在进入临床研究之前对大型动物进行系统评估。”
该论文的 UMSOM 教员和博士后合著者包括：Jian Du 博士、Xiao Liu 医学博士、MS、Subash Marasini 博士、Zhuoran Wang 医学博士、PhD 和 Xiaofeng Jia 医学博士、MS、PhD、FCCM。
约翰霍普金斯大学医学院生物医学工程系和转化细胞和组织工程中心的教职员工也参与了这项研究。