【XXXXXXⅩ】-纳米材料和干细胞结合治疗神经退行性疾病- 大数跨境

一米生物

2026-02-03

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神经退行性疾病是中枢神经组织慢性退行性变性而产生的系列疾病的总称，包括阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症等。这些疾病会对人们认知系统如记忆、判断、语言或运动系统如肢体、口齿控制等产生影响，严重降低患者生活质量，是极为严重的破坏性疾病。目前对于神经退行性疾病的发病机制，尽管存在一些认同度较高的假说如兴奋毒性、细胞凋亡和氧化应激等，但其实尚未完全明晰。在治疗方法上，由于血脑屏障阻碍药物进人神经系统以及中枢神经系统缺乏足够强大的再生能力无法弥补死亡的神经细胞等原因，而使大多数治疗无效。

干细胞与纳米粒子的结合给神经退行性疾病的治疗带来了更多可能性。干细胞具有强大的再生能力以补充死亡神经细胞，部分干细胞如神经干细胞等在特定情况下还可穿越血脑屏障。目前用于神经退行性疾病治疗的干细胞主要包括神经干细胞、间充质干细胞、胚胎干细胞和诱导多能干细胞。他们常以外源性干细胞移植的方式用于疾病的治疗，纳米粒子的结合应用则从外源性细胞移植转移到激活内源性群体并诱导干细胞迁移，此外还能起药物载体、成像示踪的作用。Carradori 等将模拟神经微管蛋白结合位点的合成肽 NFL-TBS 吸附在脂质纳米胶囊(NFL-lipid nanocapsules,LNC)上，这一结构可以选择靶向大脑神经干细胞而与脊髓神经干细胞无相互作用。纳米胶囊中包载的活性生物分子可以激活内源性神经干细胞促进再生^[1]。SykovaE 等用氧化铁纳米颗粒标记的胚胎干细胞、间充质干细胞，并在皮质损伤大鼠、脑卒中大鼠模型上观察其 MRI 成像^[2]。成像可长期存在并成功反映细胞向病变部位迁移的路径。MoraesL 等利用间充质负载氧化铁纳米颗粒，跟踪亨廷顿病大鼠模型移植后的细胞迁移和存活情况^[3]。

图1 纳米材料配合多功能干细胞治疗阿尔茨海默病

心血管疾病的急性发作，如心肌梗死及慢性心脏病导致的心肌受损及功能障碍，目前临床上除心脏移植外无有效的治疗手段。而心脏移植一方面存在手术风险大、患者等待合适的器官来源时间长等问题，另一方面即使移植成功后仍有许多如排斥反应等风险，给患者的生活带来危害。心脏病的治疗限制主要是因为过去人们广泛认同一个观点即心脏为终末端分化器官，几乎没有再生能力。多能心脏干细胞的出现将心脏重新定义为具有自我更新能力的器官，并给各种急慢性心脏疾病的治疗带来希望。人在成年期每年有 1%~2% 的心肌细胞更替，这些新的心肌细胞就来源于多能心肌干细胞的分化。但对心脏病患者来说，1%~2% 的更新率远远无法补偿疾病中损失的大量心肌细胞。所以外源移植干细胞或刺激内源性干细胞的疗法变得非常有意义。纳米粒子在其中的介入方式主要是作为外场介质传递外场能量刺激干细胞的行为，或者作为药物递送介质作用于干细胞，此外纳米粒子也可帮助干细胞靶向目标修复部位。

Wang 等开发了一种多尺度药物传递系统，将含有细胞外表皮生长因子(EGF)的纳米粒子包裹在海藻酸钠水凝胶微胶囊中，并将纳米微胶囊与间充质干细胞进一步共包裹于胶原水凝陵中^[4]。这个多尺度系统能持续和局部释放 EGF 促进间充质干细胞增殖分化，促进组织再生，恢复缺血部位的血液灌注，且无明显副作用。Han 等利用氧化铁纳米粒子显著增加心肌成肌细胞(H9C2)连接蛋白 Cx43 的表达，活跃 H9C2 与间充质干细胞的间隙连接耦合，调控间充质干细胞的分化增殖，改善心脏组织的修复与功能恢复^[5,6]。

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参考文献

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[1] Carradori D, Saulnier P, Préat V, des Rieux A, Eyer J. NFL-lipid nanocapsules for brain neural stem cell targeting in vitro and in vivo. J Control Release. 2016;238:253-262. doi:10.1016/j.jconrel.2016.08.006

[2] Sykova E, Jendelova P. In vivo tracking of stem cells in brain and spinal cord injury. Prog Brain Res. 2007;161:367-383. doi:10.1016/S0079-6123(06)61026-1

[3] Moraes L, Vasconcelos-dos-Santos A, Santana FC, et al. Neuroprotective effects and magnetic resonance imaging of mesenchymal stem cells labeled with SPION in a rat model of Huntington's disease. Stem Cell Res. 2012;9(2):143-155. doi:10.1016/j.scr.2012.05.005

[4] Wang H, Agarwal P, Xiao Y, et al. A Nano-In-Micro System for Enhanced Stem Cell Therapy of Ischemic Diseases. ACS Cent Sci. 2017;3(8):875-885. doi:10.1021/acscentsci.7b00213

[5] Han J, Kim B, Shin JY, et al. Iron oxide nanoparticle-mediated development of cellular gap junction crosstalk to improve mesenchymal stem cells' therapeutic efficacy for myocardial infarction. ACS Nano. 2015;9(3):2805-2819. doi:10.1021/nn506732n

[6] 刘中民.干细胞研究：从基础到临床[M].北京:人民卫生出版社, 2024:101-103.

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