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定向神经元分化用于脊髓损伤修复

科技工作者之家 03月16日

来源:中科院再生医学

脊髓损伤引起的原发性和继发性损伤会导致长期的运动功能缺陷,通过在受损的轴突和目标神经元之间插入新的神经元有可能实现功能连接的重建,而神经干细胞(Neural Stem Cells, NSCs)有望在脊髓损伤断端之间重建通信。然而,脊髓损伤后形成的抑制性微环境导致内源性和移植的NSCs倾向于向胶质细胞而不是神经元分化。

已有研究表明,经过功能修饰的生物材料可减轻脊髓损伤微环境的不良影响,促进NSCs定向神经元分化。了解NSCs在脊髓损伤微环境中的分化机制有助于研发旨在促进NSCs向神经元分化的脊髓损伤治疗策略。促进NSCs向神经元定向分化,可能有助于神经桥接的形成,促进脊髓损伤后的功能恢复。

中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武研究团队长期致力于脊髓损伤修复的研究,近年来,通过解析脊髓损伤微环境,研发了可以有效改善脊髓损伤微环境的功能生物材料,并对脊髓损伤微环境下NSCs的分化机制进行探索,旨在寻找提高NSCs定向神经元分化的能力的方法。近日,戴建武研究员团队应邀对脊髓损伤修复中神经干细胞定向分化神经元相关的研究进行了总结梳理。

综述首先系统总结了脊髓损伤微环境下NSCs的分化情况,现有研究均证实大部分的内源或移植的NSCs倾向于向胶质细胞分化而鲜少向神经元分化,同时很多信号通路参与了这一过程,其中包括STAT3,ERK1/2以及mTOR等信号通路。在此基础上,文章总结介绍了近年来用于改善脊髓损伤微环境的功能生物材料的特性以及在脊髓损伤修复中的作用,包括生物可降解的纳米支架,为细胞提供支持和引导作用的可注射水凝胶,促进NSCs定向神经元分化的胶原支架材料等。

此外,通过再生因子,作用于特定信号通路的小分子,微环境拮抗剂,种子细胞等对功能生物材料进行进一步的修饰可以更好的改善脊髓损伤微环境,促进NSCs定向神经元分化。文章还阐述了脊髓胚胎发育过程中,各种亚型神经元的发生过程以及成年神经发生过程中的调节机制,旨在对今后提高脊髓NSCs的定向神经元分化能力提供指导。

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神经干细胞定向分化示意图

(A) SCI微环境不利于NSCs定向神经元分化。(B)应用功能生物材料、髓鞘相关抑制剂拮抗剂、小分子、再生因子、种子细胞等重建SCI微环境,促进NSCs定向神经元分化。(C)增强NSCs内在神经元分化能力,促进SCI后的神经发生。

该文近日发表于Stem Cells期刊。文章系统总结了近年来通过功能生物材料的应用重建脊髓损伤微环境来增强NSCs神经元分化的策略以及提高NSCs固有的神经元分化能力的策略,对脊髓损伤修复具有重要意义。

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4MjUwMTM4NA==&mid=2675604671&idx=1&sn=26d6e358932be461d290a310ec827457

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