大腦和脊髓外部神經的小損傷相對容易修復，只需拉伸即可，但周圍神經中的大缺口則會帶來問題。通常，會從身體其他部位取另一條神經，但這會導致額外的損傷，並且只能恢復有限的活動能力。
現在，匹茲堡大學的研究人員發現了一種有效的方法來橋接這種缺口——至少在小鼠和猴子身上是有效的——方法是插入一個可生物降解的管子，該管子可以釋放一種名為生長因子的蛋白質，持續數月。在週三發表在《科學轉化醫學》雜誌上的一項研究中，該團隊表明，該管子可以作為神經沿正確路徑生長的引導，而天然存在的蛋白質可以誘導神經更快地生長。
該大學整形外科和生物工程系的教授凱西·馬拉說，她已經在這個裝置上工作了十二年，她特別希望它能幫助在戰鬥中受傷計程車兵。她說，超過一半的受傷士兵遭受神經損傷。作為軍人的女兒和孫女，她認為幫助他們的後輩是她的使命。馬拉說，戰鬥裝備在保護士兵的胸部和頭部方面做得很好，但手臂和腿部經常暴露在外，這就是為什麼周圍神經損傷如此常見的原因。車禍和涉及諸如吹雪機等機械的事故也可能損害控制手、臂、腿和腳的神經。
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她說，在美國，每年大約有 60 萬例神經損傷，但她不確定有多少嚴重到需要移植第二條神經，因為該資訊尚未被追蹤。馬拉說，當損傷嚴重時，目前唯一的治療方法是從身體其他部位取一條神經。但是患者在受損神經中僅能恢復大約 50% 到 60% 的功能。
佛羅里達大學生物醫學工程系教授兼系主任克里斯汀·施密特說：“較長的神經移植總是更具挑戰性”，她沒有參與這項研究。“如果能夠解決長期神經損傷問題，那就太好了。” 她指出，匹茲堡團隊測試的神經在獼猴中相對較小。“擴大到更大的神經仍然是一個挑戰，”她說。“如果能看到稍微大一點的神經就好了，”這將與患者更相關。
研究表明，新裝置恢復了近 80% 的功能。它使用了膠質細胞源性神經營養因子 (GDNF)，這是一種促進神經細胞存活的蛋白質。馬拉說，她選擇 GDNF 是因為“如果你像紙割傷一樣受到神經損傷，你神經中的細胞會高水平表達這種蛋白質。這會招募其他細胞來修復神經。” 該管子由與可溶解縫線相同的聚合物製成，該聚合物已獲得聯邦政府批准用於外科手術。
其他研究人員正在探索使用幹細胞或其他細胞來幫助橋接神經中的缺口，但馬拉及其同事的方法可能更容易獲得聯邦批准，因為它不涉及細胞。“如果他們要新增幹細胞或過多的複雜性，”施密特說，這將更難贏得監管部門的綠燈。她說，最好以小步前進的方式取得進展，正如匹茲堡的研究人員所做的那樣。“他們正在以一種非常現實的方式進行，這種方式可以帶來臨床結果，這才是你真正想要的，”施密特補充道。
神經可以以每天約一毫米的速度再生，管子中有三個月的 GDNF，允許閉合約 12 釐米（或 4.7 英寸）的損傷。
在這項為期八年的研究中，研究人員訓練恆河獼猴用食指和拇指進食——只有在修復的神經正常工作時，它們才能做到這一點。他們使用這種手指操作，而不是像平時進食那樣用拳頭抓取食物。馬拉說，如果它們捏起香蕉顆粒，它們會得到第二份零食。“我們能夠看到恢復情況，”她補充道。“在那時，我們知道我們已準備好在人體上進行測試。”
馬拉說，她和她的同事有幾個針對首次人體臨床試驗的提案正在審批中，這些試驗可能在 2021 年開始，至少需要三年時間。她創立的一家初創公司 AxoMax Technologies 已從匹茲堡大學獲得該技術的許可，開始進行實驗。馬拉認為，與從身體其他部位移植神經相比，她的裝置可以具有競爭力的價格——並且可能甚至與現有的小神經缺口修復方法相比也具有競爭力。
她的團隊也開始研究其方法是否適用於面神經，但她認為它不太可能對脊髓損傷有效，脊髓損傷要複雜得多，涉及更多神經。研究人員還在研究再生受損神經影響的肌肉。“我認為[這種方法]真的可以徹底改變關於神經修復以及患者將擁有的不同選擇的思考方式，”馬拉說。