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遗传发育所揭示智能生物材料引导脊髓损伤再生修复的机制

日期:2017-05-25 10:24:34编辑作者:太阳城申博

再生医学为脊髓损伤这一世界医学难题的解决带来了希望。中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武再生医学团队长期从事脊髓损伤再生修复研究,研制了能特异结合生长因子或干细胞的智能生物材料,并在世界上率先开展了神经再生胶原支架修复脊髓损伤的临床研究。近期,戴建武再生医学团队发表系列研究论文,揭示了脊髓损伤再生修复的机制。

  成年哺乳动物脊髓中央管的室管膜细胞被认为是在正常条件下保持静息状态的神经干细胞。这类干细胞可以被脊髓损伤激活,但它们在损伤区域极少分化为神经元。戴建武再生医学团队早前发现了脊髓损伤微环境能够抑制神经干细胞定向神经元分化(Wang et al., PLoS One, 2008)。随后戴建武团队研制了能诱导神经干细胞向神经元分化的胶原支架,并证实其在脊髓损伤大鼠体内可以诱导移植的外源神经干细胞向神经元分化 (Li et al., Biomaterials, 2013)。最近,戴建武团队发现通过控释技术建立的智能神经再生胶原支架在大鼠脊髓损伤区明显促进内源性神经元发生和运动功能恢复(Fan et al., Acta Biomaterialia, 2017)。同时,他们发现该智能神经再生支架还能结合移植的神经干细胞使其最大限度地保留在损伤区域内避免了细胞的扩散(Xu et al., Advanced Healthcare Materials, 2017,封面文章)。戴建武研究组与天津武警医院和湘雅医院进行合作,动态分析了大鼠和比格犬脊髓损伤后内源神经干细胞的激活和迁移特征,并将智能神经再生胶原支架移植到急性及陈旧性脊髓全横断损伤的比格犬模型之中,均能有效促进脊髓损伤区内神经元的发生、成熟、神经纤维再髓鞘化、突触形成及犬行为学恢复。该研究结果表明通过重塑脊髓损伤微环境来引导内源性神经元的发生可以有效促进脊髓损伤动物的功能恢复(Li et al., Biomaterials, 2017;Li et al., Scientific Reports, 2017)。戴建武团队系统描述了脊髓损伤后内源神经干细胞的激活和迁移特征;并证明引导神经干细胞定向神经元分化形成神经桥接是脊髓损伤再生修复的主要机制,为神经再生胶原支架的临床转化提供了理论支持。

  上述文章第一作者为范彩霞、徐白、李星。该研究受中科院重点部署项目资助。

  戴建武再生医学团队于2015年1月在国际上首次开展了神经再生胶原支架移植治疗陈旧性完全性脊髓损伤的临床研究,术中首次清理了瘢痕组织并移植了神经再生胶原支架,首批5例患者经过1年的安全性评估未发现与瘢痕清理和神经再生胶原支架移植相关的不良反应(Xiao et al., Sci China Life Sci, 2016)。他们开展的首批4例急性完全性脊髓损伤患者术后均出现运动功能改善。在完全性陈旧性损伤患者中,同样发现部分患者出现感觉功能和运动功能的改善以及神经传导的恢复(Zhao et al., Cell Transplantation, 2017)。

  戴建武认为,脊髓损伤术后内源神经干细胞的激活、迁移特性及分化是脊髓损伤修复的重要步骤,该机理同样适用于其它组织器官的再生修复。

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