研究人员设计具有药物引导功能的脊髓样组织用于脊髓损伤修复

在最近发表在《科学进展》(ScienceAdvances)上的一项研究中，由教授领导的研究小组。中国科学院遗传与发育生物学研究所(IGDB)的戴建武和赵燕南展示了一种生物材料与细胞共价结合的策略，构建了具有药物引导功能的脊髓样组织，用于治疗脊髓损伤(SCI))维修。

SCI修复是世界上最具挑战性的医学问题之一。基于干细胞和生物材料的工程脊髓样植入物为改善SCI的治疗效果提供了一种新方法。干细胞与支架的粘附可以通过支架的刚度、表面拓扑结构和孔隙率以及基于非共价相互作用的整合素配体或粘附分子的修饰来调节。

然而，非共价粘附的动态可逆性可能不利于SCI后复杂环境中的细胞保留。

与非共价相互作用不同，共价相互作用形成更强的键，通过共享电子将原子结合在一起。然而，生物材料和干细胞之间的共价结合是否可用于组织工程仍然是个谜。

在这项研究中，研究人员首先用Ac4ManNAz代谢标记人类神经祖细胞(NPC)，并用二苯并环辛炔(DBCO)基团修饰胶原支架NeuroRegen，以在生物材料和细胞之间产生共价相互作用。

据研究人员称，共价结合显着延长了细胞在支架上的滞留时间，诱导细胞沿纤维方向扩散并促进细胞分化。

然后，他们将含有NPC的NeuroRegen支架组装到含有N3标记的人类星形胶质细胞的胶原蛋白导管中，以形成工程化的脊髓样移植物。

基于N3-星形胶质细胞和DBCO修饰的纳米颗粒之间的共价识别，他们递送神经保护剂依达拉奉，以在植入SCI部位后减弱氧化应激。他们发现植入工程化的脊髓样移植物可显着促进脊髓损伤后大鼠的细胞存活、神经再生、血管生成和运动功能恢复。

研究人员致力于SCI修复研究20余年。他们开发的NeuroRegen支架在涉及100多名患者的临床试验中有效。为了进一步提高治疗效果，他们正在进行基于NeuroRegen支架的脊髓组织工程项目。

为了选择适合脊髓组织工程的种子细胞，他们比较了不同组织来源的神经干细胞，建立了临床级神经干细胞和人脊髓组织来源的星形胶质细胞的培养方法。

通过他们的其他研究和目前的研究，他们正在努力构建可用于人类SCI治疗的人类脊髓样组织。