中山医学院
脊髓损伤给家庭和社会带来沉重的负担，脊髓损伤修复是世界性的医学难题，也是我国科技计划重点攻克的科学问题。重塑脊髓神经再生微环境，促进轴突及其髓鞘再生，最终重建脊髓神经环路是攻克脊髓损伤修复难题的关键。组织工程策略优势在于可以根据脊髓修复的具体需求，设计支架材料、种子细胞和生物活性因子的最优组合，以应对如何重塑神经再生微环境和修复脊髓神经环路的关键科学问题。
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曾园山教授团队长期致力于应用干细胞和组织工程策略修复受损伤脊髓的神经环路，对作为组织工程要素之一的生物支架材料实施持续研发。基于促进脊髓白质轴突直行生长及形成髓鞘的需求，他们采取了合成生物学理念和组织工程新技术，设计构建了类脊髓白质组织(类白质)。类白质属于工程化的类神经组织。其构建综合了天然生物活性支架、种子细胞、神经营养因子和培养时间，这4个重要因素的相互作用。其中，天然生物活性支架的选择是关键因素。该研究结果证实，去细胞视神经可作为类白质构建的优选材料的特征之一在于其微拓扑物理结构，即均匀分布的直行通道和微米级横向小孔，特别适宜再生轴突的直行生长及其侧支出芽，也营造了少突胶质细胞在通道间迁移和信息交流的空间。另一个特征是去细胞视神经独特的细胞外基质能够为少突胶质细胞谱系的定植、分化和功能成熟，提供更适宜的微环境。蛋白质组学检测结果和少突胶质细胞谱系单细胞测序的分析证实了去细胞视神经诱导少突胶质细胞谱系发育和功能成熟的重要机制。类白质移植有效地解决了脊髓白质损伤修复所面临的如何同时促进再生轴突直行生长和髓鞘化的难题，从而促使肢体精细运动和感觉功能得到明显的改善，其主要机制在于为再生轴突提供了物理引导、细胞外基质、髓鞘形成细胞和神经营养因子。有趣的是，去细胞视神经中富含的层黏连蛋白(laminin,LN)能够与少突胶质细胞所分泌的神经营养素-3(neurotrophin-3,NT-3)亲和结合，营造了局部富集NT-3的微环境，更好地维持促神经再生和髓鞘化的独特生态位[图示]。图示:类白质(WMLT)构建及其移植修复大鼠半横切背侧脊髓损伤的机制未来的研究中，也可以采取组织工程设计策略将去细胞视神经负载其他类型的功能性种子细胞，或者将去细胞视神经功能改性后用于构建组织工程化的类组织或者类器官，使之满足体外病理和药物研究模型的需求或者实现体内移植修复受损伤组织的愿望。
该课题由国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划和中国科协“青年人才托举工程”资助。原文链接:
