脊髓损伤治疗是世界医学难题。脊髓损伤后，缺血缺氧、免疫反应、自由基释放等病理反应导致神经细胞死亡，轴突和髓鞘分解，损伤部位形成空洞或瘢痕，最终导致脊髓有序结构破坏和组织成分改变，形成不利于再生微环境。重建脊髓损伤后再生微环境对脊髓损伤修复至关重要，但同时实现结构和成分重塑仍然是该领域的难点问题。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武教授团队利用静电纺丝和组织脱细胞技术，成功制备出一种仿生脊髓结构和成分的纤维支架材料。这种支架材料不仅具有平行排列的纤维结构，还包含了脊髓主要外基质成分。与神经干细胞结合后，可以形成结构和成分仿生脊髓纤维移植体，有助于重建脊髓神经再生微环境，促进神经轴突再生和再髓鞘化过程。
研究团队首先对猪脊髓进行一系列的理化处理，去除细胞成分，获得脊髓脱细胞外基质(decellularized spinal cord matrix , DSCM)。随后，团队建立了不含有机溶剂和合成高分子的细胞外基质的静电纺丝单纺技术，制备出微纳米级脊髓脱细胞基质有序纤维(aligned decellularized spinal cord fibers, A-DSCF)。通过蛋白组学分析，显示A-DSCF保留多种与轴突发生、细胞贴附、神经元透射、髓鞘化相关的生物学过程相关的外基质蛋白。
与哺乳动物中含量丰富的外基质I型胶原制备的有序胶原纤维(aligned collagen fibers, A-CF)相比，A-DSCF表现更强的亲水性、酶稳定性和机械特性。体外细胞实验结果表明A-DSCF相比A-CF促进神经前体细胞的贴附和增殖。尽管对神经前体细胞向神经元、星形胶质细胞分化的无显著性影响，但A-DSCF会促进神经元轴突延伸以及前体细胞向少突胶质细胞方向分化。通过进一步对纤维中蛋白成分的研究，发现Collagen Ⅳ、Agrin和Laminin对轴突延伸有明显的促进作用，并且Laminin和Agrin可促进少突细胞髓鞘化。
团队在大鼠胸段全横断脊髓损伤模型检测了支架材料治疗效果，结果表明，A-DSCF联合神经前体细胞移植组促进细胞的存活和成熟，改善轴突生长、髓鞘生成，并且促进大鼠的运动功能恢复。这些结果验证了结构和成分仿生的支架在脊髓损伤修复中的重要作用。
该研究成果以“Mimicked Spinal Cord Fibers Trigger Axonal Regeneration and Remyelination after Injury”为题发表于ACS Nano 期刊，第一作者为中科院遗传发育所博士生陈珍妮和孙政。通讯作者为戴建武和赵燕南研究员。该项目得到基金委重大项目、重点项目、科技部重点研发计划等项目的资助。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09892
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