2023年01月08日发布 | 305阅读
颅脑和脊柱畸形

新型"微通道"促进脊髓损伤后的神经再生

胡柯嘉

上海交通大学附属瑞金医院

寿佳俊

复旦大学附属华山医院

王知秋

复旦大学附属华山医院





































































































































韩国高丽大学聚合科学和技术研究生院的DoYeun Park等采用基于MEMS的微模式和SPimmobilized PLCL制造尺寸可调谐的NGCs,其具有数百个单通道和干细胞募集能力,用于增强神经再生。制作具有不同大小单通道的多通道,并利用PC12细胞空间引导神经纤维在基于单通道的mNGCs内生长。将固定在电纺PLCL导管内的mNGCs和带有干细胞招募因子的mNGCs植入大鼠损伤的坐骨神经,引导神经纤维的再生长。使用免疫荧光染色评价mNGCs和mspNGCs内沿通道再生和干细胞募集的进展。使用计算腓肠肌密度和坐骨神经功能指数评估植入大鼠的移植结构和功能恢复情况。最后,将mNGCs和mspNGCs植入完全横断的T9-T11脊髓中,并制造具有分叉或拓扑线索单通道等复杂结构的mNGCs用于增强各种形式神经损伤的组织再生。研究结果发表于2022年10月《NPJ Regenerative Medicine》在线。


——摘自文章章节

Ref: Park D, et al. NPJ Regen Med. 2022 Oct 20;7(1):62. doi: 10.1038/s41536-022-00257-0.


研究背景




组织工程和再生医学的目标是在相容的环境中调节组织细胞排列。尤其是神经损伤时,引导两个神经残端重新连接,对于增强再生至关重要。神经引导导管(nerve guidance conduits,NGCs)已广泛用于周围神经损伤(PNI)的修复。自体移植物或同种异体移植物是最理想的神经引导导管,但自体移植物或同种异体移植物稀少,其应用受到限制,因为获取的自体移植物或同种异体移植物损伤部位的大小和几何形状常有差异;此外,在供区神经损伤引起的炎症可导致形成神经瘤。

单通道NGCs(single-channel NGC,sNGCs)技术提高神经纤维的再生能力。在某些情况下,将干细胞接种到NGCs,可提供对神经纤维再生有利的环境。但植入的干细胞形成的再生环境,没有得到很好的调控时,则造成严重后果;除伦理和质量等安全性问题外,还会产生未预期到的分化和移植后恶变等负面影响。如sNGCs内不存在神经纤维再生的空间,可导致功能再生不良。sNGCs可提供数百个神经纤维再生,其中每条引导导管的尺寸远远大于单个纤维。如果没有空间引导,纤维再生很可能不能到达正确的靶标。因此,开发理想的神经引导导管具有挑战性,包括可控数百个神经束大小的微通道和宿主干细胞募集。


韩国高丽大学聚合科学和技术研究生院的DoYeun Park等采用基于MEMS的微模式和SPimmobilized PLCL制造尺寸可调谐的NGCs,其具有数百个单通道和干细胞募集能力,用于增强神经再生。制作具有不同大小单通道的多通道(mNGCs),并利用PC12细胞空间引导神经纤维在基于单通道的mNGCs内生长。将固定在电纺PLCL导管内的mNGCs和带有干细胞招募因子(SP)的mNGCs(mspNGCs)植入大鼠损伤的坐骨神经,引导神经纤维的再生长。使用免疫荧光染色评价mNGCs和mspNGCs内沿通道再生和干细胞募集的进展。使用计算腓肠肌密度和坐骨神经功能指数(SFI)评估植入大鼠的移植结构和功能恢复情况。最后,将mNGCs和mspNGCs植入完全横断的T9-T11脊髓(SCI)中,并制造具有分叉或拓扑线索单通道等复杂结构的mNGCs用于增强各种形式神经损伤的组织再生。研究结果发表于2022年10月《NPJ Regenerative Medicine》在线。


研究结果



研究结果显示,基于微模式的制造方法与干细胞募集因子(P物质,SP)固定在主要材料上,产生具有数百个具有干细胞募集能力的可调谐的NGCs。SP固定的多个单通道排列再生长的神经纤维,招募宿主干细胞,从而增强功能再生能力。


图1. 制造具有数百个单通道的可调谐神经引导导管(NGCs),招募干细胞;招募能力来源于由P物质(SP)固定的PLCL(PLCL-SP)组成的底物。对于周围神经损伤(PNI)和脊髓损伤(SCI)的功能恢复,正确的神经纤维靶向对神经再支配至关重要。然而,因为每侧侧芽的延伸,单通道NGCs中的数百个神经纤维不能重新到位。相反,多通道NGC通过引导沿通道到达靶纤维,使不匹配的神经再支配最小化,从而最大限度地提高功能恢复。此外,通过P物质募集内源性干细胞诱导增强神经再生。


研究结论



最后作者总结,该研究采用的对NGCs的修饰和增强技术具有广泛的适用性。可以推进神经纤维再生,改善PNI或SCI的治疗效果。



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