遺傳所揭示智能生物材料引導脊髓損傷再生修復的機制

　　再生醫學為脊髓損傷這一世界醫學難題的解決帶來了希望。中國科學院遺傳與發育生物學研究所戴建武再生醫學團隊長期從事脊髓損傷再生修復研究，研制了能特異結合生長因子或干細胞的智能生物材料，并在世界上率先開展了神經再生膠原支架修復脊髓損傷的臨床研究。近期，戴建武再生醫學團隊發表系列研究論文，揭示了脊髓損傷再生修復的機制。

　　成年哺乳動物脊髓中央管的室管膜細胞被認為是在正常條件下保持靜息狀態的神經干細胞。這類干細胞可以被脊髓損傷激活，但它們在損傷區域極少分化為神經元。戴建武再生醫學團隊早前發現了脊髓損傷微環境能夠抑制神經干細胞定向神經元分化（Wang et al., PLoS One, 2008）。隨后戴建武團隊研制了能誘導神經干細胞向神經元分化的膠原支架，并證實其在脊髓損傷大鼠體內可以誘導移植的外源神經干細胞向神經元分化 (Li et al., Biomaterials, 2013)。最近，戴建武團隊發現通過控釋技術建立的智能神經再生膠原支架在大鼠脊髓損傷區明顯促進內源性神經元發生和運動功能恢復（Fan et al., Acta Biomaterialia, 2017）。同時，他們發現該智能神經再生支架還能結合移植的神經干細胞使其最大限度地保留在損傷區域內避免了細胞的擴散（Xu et al., Advanced Healthcare Materials, 2017，封面文章）。戴建武研究組與天津武警醫院和湘雅醫院進行合作，動態分析了大鼠和比格犬脊髓損傷后內源神經干細胞的激活和遷移特征，并將智能神經再生膠原支架移植到急性及陳舊性脊髓全橫斷損傷的比格犬模型之中，均能有效促進脊髓損傷區內神經元的發生、成熟、神經纖維再髓鞘化、突觸形成及犬行為學恢復。該研究結果表明通過重塑脊髓損傷微環境來引導內源性神經元的發生可以有效促進脊髓損傷動物的功能恢復（Li et al., Biomaterials, 2017；Li et al., Scientific Reports, 2017）。戴建武團隊系統描述了脊髓損傷后內源神經干細胞的激活和遷移特征；并證明引導神經干細胞定向神經元分化形成神經橋接是脊髓損傷再生修復的主要機制，為神經再生膠原支架的臨床轉化提供了理論支持。

　　上述文章第一作者為范彩霞、徐白、李星。該研究受中科院重點部署項目資助。

　　戴建武再生醫學團隊于2015年1月在國際上首次開展了神經再生膠原支架移植治療陳舊性完全性脊髓損傷的臨床研究，術中首次清理了瘢痕組織并移植了神經再生膠原支架，首批5例患者經過1年的安全性評估未發現與瘢痕清理和神經再生膠原支架移植相關的不良反應（Xiao et al., Sci China Life Sci, 2016）。他們開展的首批4例急性完全性脊髓損傷患者術后均出現運動功能改善。在完全性陳舊性損傷患者中，同樣發現部分患者出現感覺功能和運動功能的改善以及神經傳導的恢復（Zhao et al., Cell Transplantation, 2017）。

　　戴建武認為，脊髓損傷術后內源神經干細胞的激活、遷移特性及分化是脊髓損傷修復的重要步驟，該機理同樣適用于其它組織器官的再生修復。