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[分享] 2020-04-10 | 3-D生物打印胶原/丝素蛋白支架联合神经干细胞促进脊髓损伤后神经再生

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发表于 2020-4-16 13:26:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
目前,已有大量研究表明,生物支架在创造良好微环境,促进损伤脊髓轴突再生等方面具备重要价值。细胞移植和生物材料支架植入被认为是用于神经组织修复的有效方法。

中国天津市神经创伤修复重点实验室江继鹏等的一项最新研究,制造了一种三维胶原/丝素蛋白支架(3D-CF),其腔体模拟正常脊髓的解剖结构,允许细胞在体外和体内生长,观察其联合神经干细胞(NSCs)移植对大鼠脊髓损伤修复的作用发现,3D-CF+NSCs组的神经行为学评分明显升高,电生理检测中运动诱发电位潜伏期明显缩短,振幅明显增大,MRI和DTI显示的脊髓连续性最好,脊髓损伤空腔填充最好,可见大量再生的神经纤维和轴突,几乎无胶质瘢痕的增生。上述数据证实,实验所制备的3-D生物打印胶原/丝素蛋白支架联合神经干细胞移植可促进脊髓损伤的修复。

文章研究成果发表在《中国神经再生研究(英文版)》杂志2020年5月第5期。

文章摘要:已有大量研究表明,生物材料支架在促进损伤脊髓轴突再生等方面具you1重要价值。细胞移植和生物材料支架植入被认为是用于神经组织修复的有效方法。为此实验作了如下设计:(1)制造备了一种三维胶原/丝素蛋白支架(3D-CF),其腔体模拟正常脊髓的解剖结构,允许细胞在体外和体内生长,观察其联合神经干细胞(NSCs)移植对脊髓损伤修复的作用;(2)将40只SD大鼠随机分成4组,假手术组仅进行椎板切除术,脊髓损伤组以T10脊髓全横断建立脊髓损伤模型,3D-CF组脊髓损伤后损伤脊髓组织植入3D-CF支架,3D-CF+NSCs组脊髓损伤后损伤脊髓组织采用3D-CF支架和神经干细胞移植联合干预;(3)以神经电生理检测、影像学检测、苏木精伊红染色、嗜银染色、免疫荧光染色和蛋白质印迹分析进行效果评估,与假手术组之外的其他各组相比,3D-CF+NSCs组的神经行为学评分明显升高,电生理检测中运动诱发电位潜伏期明显缩短,振幅明显增大,MRI和DTI显示的脊髓连续性最好,脊髓损伤空腔填充最好,可见大量再生的神经纤维和轴突,几乎无胶质瘢痕的增生;(4)上述数据证实,实验所制备的3-D生物打印胶原/丝素蛋白支架联合神经干细胞移植可促进大鼠脊髓损伤的修复。实验经中国人民武装警察部队特色医学中心动物伦理委员会批准(批准号:2017-0007.2)。

文章关键词:脊髓损伤;胶原;丝素蛋白;支架;3D生物打印;神经干细胞;神经再生;功能恢复;磁共振成像;扩散张量成像

文章来源:Jiang JP, Liu XY, Zhao F, Zhu X, Li XY, Niu XG, Yao ZT, Dai C, Xu HY, Ma K, Chen XY, Zhang S (2020) Three-dimensional bioprinting collagen/silk fibroin scaffold combined with neural stem cells promotes nerve regeneration after spinal cord injury. Neural Regen Res 15(5):959-968.

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发表于 2020-4-17 12:25:20 | 显示全部楼层
感谢楼主一直以来的分享,不禁想起鲁迅的《热风》,时而看看“唯一的光”

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 楼主| 发表于 2020-4-17 16:17:23 | 显示全部楼层
2020-04-16 | Science Advances:生物工程改造的可注射水凝胶增强施旺细胞的脊髓损伤修复效果

脊髓损伤后,恶劣的微环境是临床治疗面临的巨大障碍。施旺细胞(Schwann Cells,SCs)是一种胶质细胞,最早在外周神经损伤修复中被证明具有促进轴突再生的作用。

在过去二十年中,SCs移植治疗脊髓损伤成为研究的热点,研究结果也证明SCs可以促进脊髓神经再生。但是,移植SCs也面临着三大挑战:(1)在移植过程中的机械力造成细胞膜受损引起细胞丢失;(2)损伤后组织液流动造成细胞扩散;(3)由于损伤区缺少细胞外基质导致细胞不易存活。这三大挑战直接影响SCs移植对脊髓损伤的修复效果。

斯坦福大学材料科学与工程系Sarah C. Heilshorn研究团队和斯坦福大学医学院神经外科学系Giles W. Plant研究团队针对以上三方面的问题,利用蛋白质工程技术和肽基组装技术设计了一种具有细胞黏合特性和机械性能的可注射水凝胶(SHIELD)。

该水凝胶含有两种组分,组分1是C7,一种重组工程蛋白,由7个重复的CC43 WW结构域(记为C)组成,这些结构域被含有细胞粘附肽的亲水间隔物分离;组分2是修饰有富含脯氨酸多肽序列(标记为P)和热敏聚合物(PNIPAM)的八臂聚乙二醇。该水凝胶不仅具有可注射性,而且能在原位通过温度变化形成二次交联,可以显著提高移植SCs的存活率和治疗功能,有望成为一种有效的SCI联合治疗方法。

团队选取颈部C5脊髓挫伤的大鼠作为模型,损伤两周后,将4.0 × 105SCs与SHIELD共同移植到损伤部位,分别在48小时和4周后取材,通过免疫荧光染色进行观察。

研究结果表明,与SHIELD共同移植的SCs细胞可以阻止细胞膜受损,更好的被递送到损伤部位,减少SCs的扩散;而且,通过SHIELD移植的SCs与直接移植的细胞相比有非常明显的形态学差异(更加细长),且可以更好的延伸通过损伤区,表明细胞可以很好贴附到SHIELD上。增加的SCs存留可以减少SCI后的二次损伤,促进动物的功能恢复。

该研究结果已于近日发表于Science Advances杂志。在脊髓损伤中,基于细胞成功移植治疗对于治疗效果至关重要,该项研究对其他类型细胞治疗脊髓损伤具有更广泛的意义,此外,这种水凝胶系统的模块化特性也可以使其应用于其它细胞类型治疗脊髓损伤或脊髓损伤以外的其他临床适应症。


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 楼主| 发表于 2020-4-17 16:20:08 | 显示全部楼层
2020-04-16 | 重组细胞外基质,构建脊髓损伤后内源性神经再生的微环境

脊髓的创伤性损伤引发一系列的病理生理事件,最终导致充满液体的囊性空腔。由于腔内缺乏细胞外基质(ECM),严重阻碍了细胞的浸润和轴突的再生,成为脊髓损伤后神经再生的主要障碍。

作为一种可行的解决方案,生物材料支架通过充当人工ECM来桥接腔体,来改善受损轴突的解剖结构,促进功能恢复,引起了人们的广泛关注。与预制支架相比,具有新特性的可注射水凝胶能以无创、无缝的方式填充空腔,并通过原位溶胶-凝胶过渡与宿主组织结合。此外,合成的水凝胶的机械性能可根据脊髓的情况进行调整,因此对周围软组织造成的机械应力最小。

生物分子已被证明对发育过程中的轴突生长是必要的和有益的。在脊髓损伤后通过给予生长因子,如神经营养因子(NGF)、神经胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)等来促进轴突生长已做了大量的工作。目前对因子的应用主要采用局部注射和全身注射,但效果有限。生物材料水凝胶可用作生长因子的保护性载体,并可进行时间控制和空间定向的传递。

中山大学附属第三医院He Liumin教授团队近日利用功能自组装肽(F-SAP)纳米纤维水凝胶与生长因子“鸡尾酒”相结合,桥接脊髓损伤后的囊性空腔,通过仔细调整生长因子和肽纳米纤维之间的物理障碍以及电荷诱导的相互作用,可以实现生长因子的持续释放。研究使用大鼠脊髓全横断脊髓损伤模型,在T9水平切除2毫米,在横断部位通过抽吸去除任何残留的神经组织。通过追踪脊髓背侧的下行通路和检测再生的轴突,发现这种重建的微环境可以诱导轴突再生。

此外,团队深入研究了严重脊髓损伤后内源性神经干细胞(eNSCs)的动态时空激活线。结果表明,生长因子偶联的F-SAP极大地促进了eNSC的增殖、神经元分化、成熟和髓鞘化,更重要的是与切断的下行皮质脊髓束形成连接。内源性神经发生促进了运动和电生理特性的恢复。

该成果近期发表于ACS Applied Material & Interface杂志。此研究提出了一种包含纳米纤维网络和可溶性生长因子的生物活性水凝胶。通过SAP纳米纤维和生长因子之间的静电相互作用,实现了简单而有效的结合,从而实现了控释。这种水凝胶可以在脊髓损伤后重建损伤部位的ECM,促进内源性神经再生,为基于生物材料的脊髓损伤修复策略提供了一定的参考。


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 楼主| 发表于 2020-4-17 16:23:32 | 显示全部楼层
2020-04-16 | Rictor的过表达,促进脊髓损伤大鼠的功能恢复

mTOR(Mammalian target of rapamycin, 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)是一个高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,主要调控细胞和组织的生长。有研究表明,mTOR的增加有助于感觉神经元损伤后轴突的生长恢复。而Rictor(rapamycin-insensitive companion of mTOR)是直接激活mTOR信号组成成分中不可或缺的因素,但其是否有助于脊髓损伤局部神经细胞的原位再生仍然是未知的。

中山大学魏富鑫教授团队利用大鼠脊髓损伤模型对该问题进行了探索和研究。团队首先将过表达Rictor的慢病毒载体注射到脊髓损伤部位,以增加Rictor在脊髓局部区域的表达量。研究结果发现,与注射空载慢病毒的对照组相比,Rictor的过表达不仅显著地降低了脊髓损伤后急性期的炎症反应和细胞死亡率,也有效地增加了损伤局部区域巨噬细胞从M1到M2期的变化。同时,Rictor表达的增加也促进了脊髓损伤部位的神经发生,也进一步改善了大鼠行为和运动功能。

值得注意的是,Rictor促进的神经再生可能与Rictor介导的损伤炎症反应及M2期巨噬细胞的增加有关,因为这些抗炎症反应有助于神经元和少突胶质细胞的存活。

目前,该研究已在线发表于THE FASEB JOURNAL。该研究结果表明,Rictor可以有效地抑制炎症反应并促进脊髓损伤的再生,为脊髓损伤的治疗修复提供了潜在的策略。

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发表于 2020-4-17 21:54:37 | 显示全部楼层
感谢楼主分享,戴建武的石墨烯支架骗完这边的丝素蛋白支架又来了,现在除了电极治疗和美国那家干细胞,没有哪种方法实实在在看到有一丁点效果。

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车祸
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颈椎4
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发表于 2020-4-20 21:46:37 | 显示全部楼层
我心中的一团火是不会熄地。

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损伤时间
2004年9月12日
损伤原因
车祸
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胸5、6
损伤情况
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庆阳市西峰区
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巨蟹座勋章

发表于 2020-4-21 17:10:58 | 显示全部楼层
感谢楼主分享。坚持锻炼,期待明天!

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