撰文:步步先生
来源:干细胞者说
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脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI),通常指脊髓受到外部影响,造成损伤部位及其以下部分瘫痪或全部瘫痪,使患者终身残疾。
脊髓损伤是一种常见外伤,通常会破坏神经连接,导致感觉和运动功能暂时或永久丧失。脊髓损伤后,会产生一系列连锁反应,包括细胞凋亡、炎症、血管损伤、严重的氧化应激和病变区域胶质瘢痕形成,其临床治疗是一个巨大的挑战。脊髓损伤治疗的难点在于:神经传导的重建和运动功能的恢复。
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基础知识
知识点一:内源性神经干细胞
知识点二:干细胞外泌体
研究发现,在脊髓损伤修复过程中,间充质干细胞(MSCs)外泌体可降低细胞凋亡和抑制炎症,还可促进血管新生,并抑制A1神经毒性反应性星形胶质细胞的激活。外泌体是一种直径为30-150nm的细胞外囊泡,被认为是优良的药物递送载体。同时,具有独特性的介导细胞间通信和相互作用。戴建武团队早期研究发现,紫杉醇(PTX)能够促进神经干细胞的分化为神经元。
如果利用外泌体负载紫杉醇,有助于脊髓损伤的修复。但是问题又来了,如何实现外泌体在损伤部位的保留是一个关键问题。那么,胶原支架是一个不错的选择。
知识点三:胶原支架
当外泌体遇到胶原支架
中科院戴建武再生医学研究团队设计研发了一种新型功能胶原支架,可特异结合负载紫杉醇的外泌体,促进脊髓损伤的再生修复。该研究结果在线发表在Advanced Healthcare Materials 杂志,题目如下:
研究者设计了一种新型生物特异性肽(BSP),一端能与 I 型胶原结合,另一端是一个外泌体结合序列,可以实现胶原蛋白支架和外泌体的特异性结合。然后胶原支架、间充质干细胞外泌体,紫杉醇三者,构建成多功能胶原支架(LOCS- BSP - MExos-PTX, LBMP),用于修复完全横断的脊髓损伤。
研究人员发现,利用多功能胶原支架(LBMP),可以实现胶原支架和外泌体的特异性结合,同时对支架的机械性也没产生显著性影响。无论在体外实验和体内实验,间充质干细胞外泌体(MExos)都可以促进神经干细胞的迁移,这将有利于将内源性神经干细胞招募到脊髓损伤区。
多功能胶原支架三剑客各司其职,间充质干细胞外泌体(MExos)负责促进内源性神经干细胞的迁移,胶原支架(LOCS)负责保留神经干细胞,而紫杉醇(PTX)负责引导神经干细胞向更多的神经元分化。在脊髓损伤修复中,多功能胶原支架可能表现出更好的促进神经再生的性能。
图 损伤区瘢痕成分分析与脊髓损伤大鼠的运动恢复
脊髓损伤大鼠模型制作:
大鼠运动功能恢复评估:
研究者使用BBB 运动量表对大鼠模型进行评估,为期8周,每周1次。从第3周开始,通过LBMP治疗的动物BBB评分有显著改善(图f ),并且在第8周结束时,运动功能恢复达到最佳水平(图 g)。LBMP大鼠后肢表现出行走能力,而对照组大鼠未观察到主观运动表现(图 g)。
结果表明,含间充质干细胞外泌体的多功能胶原支架(LBMP)可以增强神经再生,减少瘢痕形成,有助于大鼠运动功能的恢复。
在本研究中,研究者开发出了一种基于间充质干细胞外泌体的多功能胶原支架。这种胶原支架在脊髓损伤修复方面表现出了卓越的表现。通过增强神经再生,减少瘢痕沉积,促进完全损伤大鼠运动功能恢复。
这种新功能胶原支架有望成为治疗脊髓损伤的新手段,同时由于不同细胞外泌体在不同损伤中具有不同功能,可以构建多种不同功能的胶原支架,有望用于不同疾病治疗(如心肌梗死、阿尔茨海默病和肿瘤)的开发。
步步先生曰:要么结合生物支架创造微环境,要么依赖细胞分泌因子改善微环境。搞不定细胞微环境,一切都白搭。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202001896
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