脑病中心戎利民教授/何留民研究员团队在Science子刊Science Advances上发表最新研究成果

发布人：党委宣传科 发布日期：2023-07-12

 近日，拉斯维加斯lswjs0567官方网站脑病中心戎利民教授和何留民研究员团队在国际综合学术期刊Science Advances（中科院一区Top，IF:14.957）发表了题为“Cooperative assembly of a designer peptide and silk fibroin into hybrid nanofiber gels for neural regeneration after spinal cord injury”的研究论文。

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图1：文章信息

脊髓损伤（Spinal cord injury，SCI）往往导致囊性空腔和瘢痕组织，严重阻碍神经再生和功能恢复，迄今尚无有效治疗手段，不仅会给患者带来严重的身心伤害，还会造成巨大的经济负担。利用生物材料重建损伤微环境，引导再生神经跨越损伤区域成为脊髓损伤修复一种非常有希望的策略，而水凝胶因具有许多优良的物理化学性能被广泛应用。

戎利民教授/何留民研究员团队早期已开发了一类自组装短肽RADA16-X（X为IKVAV、RGD等功能氨基酸序列），在生理条件下可自发形成纳米纤维水凝胶，支持神经干细胞三维生长、神经元分化和神经再生。该研究利用功能性自组装短肽RADA16-IKVAV（F-SAP）与丝素蛋白（SF）协同组装构建复合纳米纤维水凝胶。在电荷吸引和渗透压差双重作用下，SF纳米囊泡向F-SAP纳米纤维网络迁移并发生构象变化，再组装成为纳米纤维，最终形成具有双网络结构的杂化水凝胶（图2）。相较于F-SAP，F-SAP/SF杂化水凝胶机械性能显著提升，能够搭载并缓慢释放活性因子NT-3。

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图2 功能性自组装短肽（F-SAP）与丝素蛋白（SF）协同组装构建复合纳米纤维水凝胶

 

该研究采用大鼠全横断脊髓损伤模型，探究了F-SAP/SF水凝胶联合NT-3对神经再生修复脊髓损伤的促进作用。该水凝胶体系较好地填充损处区域，与单纯脊髓损伤对照组(SCI)相比能够调控巨噬细胞/小胶质细胞向抗炎型极化并分泌抗炎因子，改善损伤早期局部炎症微环境，促进神经再生。术后8周皮质脊髓束神经纤维穿越损伤区域生长，进一步研究提示再生神经包括了运动相关的5-羟色胺(5-HT)阳性神经纤维以及与感觉相关的降钙素基因相关肽（CGRP）阳性神经纤维。同时，免疫荧光染色和电镜结果显示损伤部位再生神经轴突外包裹了较厚的髓鞘。F-SAP组虽然也检测到再生轴突的髓鞘结构，但效果较差（图3）。电生理CMEP检测和BBB评分以及后肢运动能力显示F-SAP/SF优于对照组（图4）。

 

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图3 F-SA/SF复合水凝胶联合NT-3促进脊髓损伤后神经再生及髓鞘形成

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图4 F-SA/SF复合水凝胶联合NT-3促进大鼠脊髓损伤后功能恢复

综上，戎利民教授/何留民研究员团队报道的小分子自组装短肽（F-SAP）和大分子丝素蛋白（SF）协同组装的复合纳米水凝胶（F-SAP/ SF）能够在损伤区域构建人工细胞外基质，并调控病灶炎症反应，为神经再生提供优良的微环境，进而达到促进功能恢复的效果，在脊髓损伤修复中具有较好的应用前景。

脑病中心骨干、脊柱外科何留民研究员为通讯作者，拉斯维加斯lswjs0567官方网站院长戎利民教授为共同通讯作者，脊柱外科冯丰副主任医师为论文第一作者，赫尔辛基研究院宋西勇博士、脊柱外科硕士研究生谭赞为共同第一作者。该研究获得了国家自然科学基金（32271417, 31870964, 32071354）, 广州市民生科技攻关计划民生科技攻关专题（201903010095），广东省科技创新战略专项粤港科技创新联合资助项目（2021A0505110007）, 广东省自然科学基金-杰出青年项目（022B1515020083）, 广东省重点领域研发计划项目（2019B020236002）等基金的资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0234

 

 

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