人源神經(jīng)前體細胞在腦損傷治療中常面臨移植后細胞存活率低、分化譜系不明確以及功能整合效率低下等難題。針對上述問題，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員巫林平和研究員潘光錦團隊從材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控與組織微環(huán)境模擬雙重維度出發(fā)，構(gòu)建了富含神經(jīng)調(diào)控因子且可促進體內(nèi)神經(jīng)血管單元重建、修復(fù)受損腦組織的雞尾酒水凝膠，并闡明其在介導(dǎo)人源神經(jīng)前體細胞向皮層中間神經(jīng)元分化及突觸連接形成過程中的作用機制。

研究人員通過優(yōu)化水凝膠關(guān)鍵組分濃度與交聯(lián)條件，精確調(diào)控水凝膠如孔徑分布、力學(xué)性能及降解速率等微納結(jié)構(gòu)特性，構(gòu)建出具有腦組織仿生性的三維支架水凝膠系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬天然細胞外基質(zhì)生化與力學(xué)環(huán)境，顯著提升人源神經(jīng)前體細胞黏附、生存及譜系特異性分化能力。同時，研究通過轉(zhuǎn)錄組測序分析與狂犬病毒逆向追蹤技術(shù)證實，該多因子雞尾酒水凝膠可顯著增強谷氨酸能神經(jīng)元亞型分化效率，并促進其構(gòu)建功能性突觸連接。這一過程主要源于該凝膠構(gòu)建的仿生微納結(jié)構(gòu)與生物活性微環(huán)境協(xié)同作用，在模擬腦組織特征時提供持續(xù)性神經(jīng)誘導(dǎo)信號，進而高效驅(qū)動人源神經(jīng)前體細胞向功能性中間神經(jīng)元轉(zhuǎn)變。

進一步，研究發(fā)現(xiàn)，該多因子雞尾酒水凝膠可在腦損傷區(qū)域有效募集宿主內(nèi)皮細胞，并誘導(dǎo)其與移植細胞之間建立宿主細胞-外源細胞的相互作用，協(xié)同重建具備灌注能力和代謝支持功能的神經(jīng)血管單元微結(jié)構(gòu)。研究顯示，該結(jié)構(gòu)形成顯著改善了損傷局部免疫與代謝微環(huán)境，促進人源神經(jīng)前體細胞存活并向皮層中間神經(jīng)元譜系轉(zhuǎn)化，進而重塑受損的腦組織結(jié)構(gòu)并伴隨神經(jīng)傳導(dǎo)功能的部分恢復(fù)，最終在一定程度上改善受損動物運動協(xié)調(diào)表現(xiàn)。

該研究為腦皮層損傷的細胞替代治療提供了重要理論依據(jù)和新治療策略。

近日，相關(guān)研究成果以A cocktail hydrogel promoting the functional interneurons regeneration of human neural progenitor cells for brain injury therapy為題，發(fā)表在《高級研究雜志》（Journal of Advanced Research）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、廣東省等的支持。

論文鏈接

構(gòu)建多因子雞尾酒水凝膠促進皮層中間神經(jīng)元再生、突觸連接及神經(jīng)血管單元微環(huán)境重塑

來源：中科院