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中山大学全大萍教授与曾园山教授团队合作在神经组织功能特异性水凝胶研究方面取得进展
2018-01-23 来源:中国流变网    点击次数:265次    

  神经组织损伤后的修复过程涉及轴突生长,再髓鞘化和突触形成等一系列复杂细胞生物学变化。中枢神经系统与周围神经系统在结构及功能方面存在着明显差异,对再生的需求也不相同。例如,大脑主要负责信息的分析处理,因此大脑损伤后的功能修复需要再生神经元之间形成大量突触连接,而坐骨神经主要负责信息的快速传递,其损伤修复过程更加依赖轴突髓鞘化,同时需避免轴突之间形成病理性突触连接。如何让神经修复材料具备“组织特异性功能”一直以来是再生医学界的难题。

  近日,中山大学全大萍教授和曾园山教授团队联合报道了一种去细胞神经基质水凝胶材料(Decellularized nerve matrix-gel,DNM-G)具备适合周围神经组织再生的功能特异性。以猪的坐骨神经为原材料,经化学脱细胞及酶消化等手段处理后制备的生物水凝胶主要包含了坐骨神经细胞外基质(extracellular matrix,ECM)成份。通过与去细胞脊髓来源的基质水凝胶(decellularized spinal cord matrix-gel,DSCM-G),肿瘤组织ECM来源的水凝胶(Matrigel)以及I 型胶原(collagen I)比较后发现,DNM-G能够特异性诱导体外培养的施万细胞沿着轴突迁移排列并包卷轴突,从而促进轴突髓鞘化。另一方面,DNM-G能够抑制突触后成份-PSD95的表达从而抑制突触形成。这些结果表现出明显的周围神经再生特征。脊髓来源的水凝胶DSCM-G虽然也能促进施万细胞贴附轴突,但施万细胞包卷轴突的方式更加类似无髓神经纤维。并且DSCM-G能够很好的支持体外培养DRG神经元相互之间形成突触,这些更加类似中枢神经的再生特点(图1)。

图1.DNM-G通过抑制PSD-95的表达从而抑制突触形成潜能。

  对水凝胶进行蛋白组学测序和生物信息学分析后发现,不同组织来源的水凝胶其功能特异性与其ECM蛋白组分的分子功能高度一致。这表明不同神经组织ECM组分的特异性在很大程度上赋予了水凝胶组织功能特异性(图2)。

图2.不同组织来源的去细胞基质水凝胶在蛋白组成和分子功能上存在显著差异

  这些研究不仅为周围神经损伤修复提供了一种良好的新材料,更重要的是为组织特异性生物材料的开发和改性研究提供了重要的方法和理论指导。

  邹剑龙博士和刘晟博士作为此论文的共同第一作者,成果发表在《先进功能材料》,DOI:10.1002/ adfm.201705739。

  论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.201705739 

 
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