近日，毛颖基博士课题组研究发现，负载骨髓间充质干细胞（BMSCs）和神经干细胞（NSCs）的3D甲基丙烯酸酯明胶（GelMA）水凝胶功能支架植入大鼠脊髓半切处，可显著促进运动功能的恢复和神经元分化、减少胶质瘢痕、纤维化瘢痕和炎症反应。相关研究结果以“Promoting 3D neuronal differentiation in hydrogel for spinal cord regeneration”为题在线发表在Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (中科院Top期刊)。

图1实验示意图。

脊髓损伤（SCI）治疗是如今难以攻克的世界性医学难题，细胞移植是目前SCI治疗的常用方法之一，但单一的细胞治疗效果并不理想，而组织工程治疗已成为未来的发展趋势。神经干细胞（NSCs）是一种多能干细胞，具有分化为神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞的能力。但实验研究证明，体内移植的NSCs主要分化为星形胶质细胞而不是神经元。骨髓间充质干细胞（BMSCs）不仅能抑制瘢痕组织和囊腔的形成，还能稳定轴突以及促进M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞的转化。这一过程可减少急性期的炎症反应，促进SCI修复。重要的是，BMSCs与NSCs共培养可促进NSCs向神经元的分化。然而，细胞直接移植到SCI部位，不仅会导致细胞的大量丢失，还可能由于损伤部位的缺血和炎症微环境导致移植细胞的死亡。更重要的是，移植NSCs的分化是不可控的。3D GelMA水凝胶因其优异的理化性质，具有模拟脊髓生理微环境、维持NSCs的存活和分化，同时还具有抗炎作用。

本研究通过组织工程的方式，用GelMA水凝胶对BMSCs和NSCs进行光固化，在体外通过调节水凝胶的浓度来模拟脊髓的结构和力学性能，促进NSCs向神经元分化，减少星形胶质细胞的形成。在体内，负载BMSCs和NSCs的3D水凝胶支架植入大鼠脊髓半切模型，更可有效促进SCI大鼠的运动功能恢复。

图2 负载BMSCs和NSCs的3 D GelMA水凝胶修复脊髓损伤

周平辉博士和2018级硕士生许盼盼为该论文共同第一作者，毛颖基博士和胡建国教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、蚌埠医学院骨科创新团队等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111214

简介：毛颖基，博士、讲师，2017年11月毕业于中国科学技术大学/中国科学院合肥物质科学研究院，同年就职于蚌埠医学院生命科学学院生物技术教研室，主要研究方向：骨缺损、椎间盘退变及脊髓损伤等修复的组织工程研究。主持省自然、省教育厅、校转化医学和校科技发展基金项目各1项，以第一作者/通讯作者在Expert Opin Drug Del、Adv Wound Care、Colloid Surface B、Front Pant Sci、Iin Crop Prod等发表SCI 8篇。 （韩力/审  梁猛、毛颖基、许盼盼/文）