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功能胶原支架通过引导神经前体细胞迁移及向神经元分化促进脊髓损伤修复

科技工作者之家 2020-03-20

来源:中科院再生医学

脊髓损伤会导致损伤平面以下感觉和运动功能的障碍,为家庭和社会带来沉重负担,一直以来脊髓再生修复是世界性的医学难题。研究表明,脊髓损伤后,损伤部位会形成不利于神经再生的抑制性微环境,不仅抑制神经元轴突的生长及神经前体细胞向神经元分化,而且形成致密的瘢痕组织会阻止功能细胞向损伤区迁移。如何利用功能生物材料重塑脊髓再生微环境是领域内研究热点。N-cadherin是一种在中枢神经系统中高表达的跨膜糖蛋白,通过其胞外串联重复序列之间的嗜同性结合介导了细胞与细胞之间的黏附。在神经前体细胞中,N-cadherin胞内部分与多种蛋白形成蛋白复合体,可以将胞外的机械力传导到胞内并将其转化为细胞的迁移信号,驱动细胞骨架F-actin运动。同时,N-cadherin保持激活态可以激活β-catenin降解复合体,从而下调胞质中β-catenin的水平,促进神经干细胞向神经元分化。

中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武研究员的团队近日制备了偶联N-cadherin的有序胶原支架(LOCS/LOCS-Ncad),这种功能材料具有线性有序结构,可利用N-cadherin促进内源激活的神经前体细胞黏附于支架,并利用支架的有序结构引导贴附细胞向损伤区迁移,同时促进神经前体细胞向神经元的分化,促进脊髓损伤修复。团队通过优化以Sulfo-SMCC为核心的两步交联法,有效提高N-cadherin在胶原支架表面的结合量。同时,交联处理提高了胶原支架材料的力学强度,使其可以在体内移植环境中为细胞提供更稳定的结构支持。与未修饰支架相比,N-cadherin的结合显著提高了体外培养的神经前体细胞的粘附及迁移能力,并且可促进其向神经元分化。

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团队将功能生物材料LOCS-Ncad移植到大鼠全横断脊髓损伤模型后,发现LOCS-Ncad显著地提高了脊髓损伤早期损伤区中心神经前体细胞比例,并提高了损伤中后期损伤区神经元的比例,通过神经电生理检测及行为学评分,发现LOCS-Nacd促进了大鼠动物运动功能的恢复。该研究成果近日发表于Biomaterials杂志。该研究创新制备了一种新的功能胶原支架,并证实该功能支架材料可以通过有效促进神经前体细胞贴附、迁移及分化,为脊髓损伤修复提供潜在新方案。

来源:dailab2003 中科院再生医学

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4MjUwMTM4NA==&mid=2675604322&idx=1&sn=296f38313e928ede62ab9f4f16c01966&chksm=850a1105b27d9813f097113f60ff3c1650398c47c83fdbec73c23ce10946e32567bd8675fc0c#rd

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脊髓损伤 神经元细胞

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