细胞薄膜应用于中枢神经系统损伤后的修复

发布时间:2021-06-20    2092 阅读量

中枢神经系统损伤会引发一系列严重后遗症,然而由于中枢神经细胞不可再生,目前仍没有能够完全治愈的治疗手段。

间充质干细胞移植被认为是修复脊髓损伤的一种极具潜力的治疗方式,它可以通过分泌细胞因子、免疫因子、免疫调节蛋白和外泌体等多种旁分泌因子来诱导神经干细胞分化为神经元细胞,从而实现脊髓功能的恢复。其中,外泌体具有能够穿越血脑屏障,向中枢神经系统输送分子物质的功能,在神经系统疾病的诊断、预后和治疗上被当作重要的生物标记物。神经生长因子能够调节神经元存活、神经递质释放和突触等功能,同时也能促进神经干细胞向神经元分化,促进损伤的脊髓神经再生。但是如何让足够多数量的间充质干细胞定植于神经损伤的部位发挥治疗功效一直是困扰医学界的难题之一。

在此,我们自主开发了新的脊髓损伤治疗方法,探寻了骨髓间充质干细胞薄膜在修复脊髓损伤中的机理,并测评了应用于大鼠脊髓损伤修复的疗效。

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使用我公司自主研发生产的低表面自由能细胞培养皿,将骨髓间充质干细胞培育成细胞薄膜,并将10层这样的细胞薄膜叠加复合,另外一组将神经生长因子过表达(overexpression)的骨髓间充质干细胞用同样的方法制成10层复合薄膜,使用细胞薄膜复合物应用于大鼠脊髓神经损伤治疗。

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实验进行了细胞计数、组织切片染色、转录组测序分析、蛋白质免疫检测、免疫荧光检测、动物运动行为评分等多项体内外实验,确认了骨髓间充质干细胞分泌的外泌体(Exo-oe-NG)对神经干细胞分化有着促进作用;神经生长因子过表达的骨髓间充质干细胞分泌的外泌体(Exo-oe-NGF)能够刺激神经干细胞再分化和神经元轴突再生,可以恢复大鼠受损脊髓的相关功能。

1.神经生长因子过表达的骨髓间充质干细胞分泌的外泌体(Exo-oe-NGF)承载于细胞薄膜上,能够恢复大鼠受损的脊髓功能

建立脊髓损伤大鼠模型,使用承载了外泌体的骨髓间充质干细胞薄膜对脊髓神经进行治疗,并对大鼠后肢的活动能力进行运动行为(BBB)评分测定。结果表明,骨髓间充质干细胞分泌的外泌体有助于促进脊髓功能的恢复,神经生长因子过表达的外泌体(Exo-oe-NGF)组则有着更佳的疗效。

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2.神经生长因子过表达的骨髓间充质干细胞分泌的外泌体(Exo-oe-NGF)承载于细胞薄膜上,能够促进受损脊髓神经组织再生

提取手术后八周的损伤脊髓组织,并进行苏木精——伊红(HE)染色法和尼氏(Nissl)染色法检测;用荧光显微镜观察外泌体的摄取分布情况;对接受了细胞薄膜移植治疗后的脊髓组织进行免疫组织化学染色分析。

结果表明,接受了治疗的大鼠脊髓组织中可以观测到大量外泌体,检测到神经生长相关蛋白高表达,神经生长因子过表达的外泌体(Exo-oe-NGF)组则有着更佳的疗效。

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上述实验结果显示,使用细胞薄膜治疗法给治愈疾病提供了一种新思路:细胞薄膜能够直接贴附于大鼠受损的脊髓组织部位,并作为神经生长因子过表达的外泌体的良好载体,有着更好的促神经干细胞分化、减轻神经元凋亡的效果,针对创伤性脊髓损伤的功能修复上有着极佳疗效。

该研究成果发表于:Neurochemistry International 157 (2022) 105339

https://doi.org/10.1016/j.neuint.2022.105339