《组织工程化神经移植体治疗神经损伤》

研究背景:

脊髓损伤是常见的高致残率疾病,传统的治疗方法主要是手术解压恢复脊柱的稳定性,药物治疗减轻继发性损伤。由于神经元再生能力弱及局部胶质瘢痕的形成等问题,脊髓损伤患者的功能恢复有限。干细胞具有多向分化潜能,可以发挥细胞替代作用,分泌的营养因子具有免疫调节功能,能改善局部微环境。神经支架材料的应用不仅有利于干细胞的粘附和存活,还可以阻隔胶质瘢痕的形成,为神经元轴突的生长提供有序空间。

主要技术内容:

该项目以干细胞为种子细胞,以脱细胞神经支架为载体,用组织工程技术体外构建神经移植体修复神经损伤,并通过分子、细胞、组织水平和在体动物实验研究的方式,从分泌营养因子、多向分化潜能和作用机制方面研究神经移植体对神经损伤修复作用的机制。

1、干细胞+脱细胞神经支架的神经移植体修复神经缺损:

建立脊髓横断缺损模型,应用脱细胞神经支架和干细胞构建神经支架复合体修复缺损。结果发现神经支架复合体可以促进干细胞在损伤局部存活,并向神经元分化,有利于神经元轴突再生和神经元传导功能的重建,该作用是通过自身细胞分化替代来实现的。

2、干细胞分泌物神经营养因子促进轴突再生:

(1)建立大鼠坐骨神经损伤模型,加入神经干细胞进行治疗,观察神经干细胞对大鼠坐骨神经横断损伤修复的影响。结果发现神经干细胞可有效促进坐骨神经再生,该作用是通过促进神经生长因子(NGF)的表达实现的。

(2)制作了体外神经元损伤模型,加入干细胞分泌因子NGF和GM1,观察细胞超微结构改变、细胞内信号转导通路中第二信使钙离子的变化、细胞和神经的再生能力。结果发现NGF和GM1对神经损伤后修复具有促进作用,该作用是通过促进神经元生长锥骨架的形成,激活轴突再生实现的。

3、发现促轴突再生的关键因子SRF和Mst3b,揭示轴突再生的关键分子通过“NGF-Mst3b-LIMK/Cofilin”途径发挥作用:

建立细胞和动物模型,通过免疫共沉淀及免疫印迹技术分析了Mst3b促进神经纤维再生的分子机制。结果发现,NGF是促进神经元轴突再生的关键因子之一,该因子间接激活一种特定存在于神经系统的蛋白激酶Mst3b;Mst3b通过调控LIMK/Cofilin通路,促进肌动蛋白纤维微丝的形成,为神经元轴突的生长提供动力和方向。

技术经济指标、应用推广及效益情况:

成果说明

该项目组围绕神经损伤这一医学上的治愈难题,以干细胞为切入点,以生物材料支架为依托,通过分子水平、细胞水平、组织水平和在体动物实验研究的方式,从分泌营养因子、多向分化潜能和作用机制等三方面研究干细胞对神经损伤的干预治疗与修复中轴突的再生机制。本研究取得了一定了成果,并将这些成果进行了临床实验和转化应用,现已经在十余家医疗单位进行推广应用。 1、在烟台市烟台山医院、晋城市人民医院、滨州医学院附属医院、滨州医学院烟台附属医院等数家医院进行了NGF和GM1的联合治疗神经损伤的推广应用,医院神经外科和骨科医生对部

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