中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張玉琦）近年來，由于合成生物技術(shù)的發(fā)展，已有釆用合成的腦類器官、脊髓類器官和脊髓類組織修復(fù)中樞神經(jīng)的研究報道，但是缺少有關(guān)設(shè)計合成用于修復(fù)周圍神經(jīng)缺損的類器官/類組織的文獻。因此, 本研究遵循組織工程模擬設(shè)計理念，采用合成生物技術(shù)在含有天然均勻縱向通道的脫細胞視神經(jīng)(decellularized optic nerve，DON)支架內(nèi)負載過表達神經(jīng)營養(yǎng)素-3(neurotrophin-3，NT-3)的基因工程雪旺細胞(Schwann cells, SCs)，在體外模擬周圍神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)制造一種富集層黏連蛋白(laminin, LAM 或 LN)和NT-3等生物活性因子的周圍神經(jīng)類組織(peripheral nerve tissueoid, PNT)，然后將其移植到坐骨神經(jīng)的缺損處，試圖誘導(dǎo)含有LAM或 LN受體和NT-3受體的神經(jīng)元軸突在其中縱向穿越再生長，恢復(fù)坐骨神經(jīng)的功能，并且探討PNT移植物誘導(dǎo)坐骨神經(jīng)再生的作用機制。
為了驗證上述設(shè)想，中山學(xué)院曾園山教授、 附屬第一醫(yī)院許揚濱教授和朱昭煒副主任醫(yī)師、附屬第三醫(yī)院何波副主任醫(yī)師和廣東省人民醫(yī)院李戈副研究員聯(lián)合團隊在坐骨神經(jīng)缺損處移植PNT，結(jié)果表明，基于合成生物技術(shù)的PNT移植可以修復(fù)缺損的坐骨神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)恢復(fù)癱瘓后肢的感覺和運動功能, 這時空可能涉及誘發(fā)NT-3與受體TrkC細胞以及層黏連蛋白與受體整合素aVβ6軸突互作與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的PNT在促進神經(jīng)元軸突靶向再生中的趨化、黏附和內(nèi)在驅(qū)動機制。該研究成果《Transplantation of peripheral nerve tissueoid based on a decellularized optic nerve scaffold to restore rat hindlimb sensory and movement functions》近日在線發(fā)表在Biomaterials國際生物材料TOP期刋上。
檢測PNT的結(jié)果表明，其中的DON縱向通道管壁獨特的生物活性基質(zhì)成分LAMC3或LN，能夠通過與基因工程雪旺細胞(NT-3-SCs)分泌的NT-3結(jié)合，形成一種富集NT-3沉積區(qū)域。位于PNT的NT-3-SCs亦可以通過其細胞表面的NT-3受體TrkC結(jié)合自分泌的NT-3: 一方面促使NT-3-SCs能夠更好地定植在沉積NT-3的區(qū)域內(nèi)，形成一種PNT的動態(tài)生物活性龕位; 另一方面NT-3與TrkC(配體與受體)的互作進一步激活NT-3-SCs更好地存活并分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，形成誘導(dǎo)神經(jīng)元軸突集束再生長的微環(huán)境和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
將上述的PNT移植到大鼠坐骨神經(jīng)缺損處，術(shù)后動物存活8周。通過對動物的行為學(xué)測試和神經(jīng)相關(guān)組織及其功能檢測，結(jié)果顯示，PNT移植組的坐骨神經(jīng)指數(shù)、患肢旋轉(zhuǎn)角度和機械痛覺敏感度測試值接近于自體周圍神經(jīng)移植組，與其它移植對照組比較均有明顯的改善。神經(jīng)相關(guān)組織檢測表明，與其它移植對照組比較，PNT移植組能夠促使再生軸突較快穿越坐骨神經(jīng)缺損/移植處到達靶組織并重新形成髓鞘，從而改善由于失去神經(jīng)支配的靶皮膚以及肌肉組織的感覺和運動功能。順行和逆行示蹤神經(jīng)組織表明，無論在PNT移植物內(nèi)還是在坐骨神經(jīng)缺損/移植處的遠端，腺相關(guān)病毒(AVV)標記的背根節(jié)(DRG)神經(jīng)元及其再生的降鈣素基因相關(guān)肽陽性軸突均能夠特異性表達TrkC。
將PNT移植組和單純DON移植組支配后肢坐骨神經(jīng)缺損/移植側(cè)的DRG進行轉(zhuǎn)錄組學(xué)檢測，分析其神經(jīng)元軸突再生的潛在分子作用機制。結(jié)果揭示PNT移植物在坐骨神經(jīng)缺損/移植處提供生物物理橋接誘導(dǎo)DRG神經(jīng)元軸突再生長的基礎(chǔ)上，其中的基因工程雪旺細胞分泌的NT-3富集在縱向通道管壁層黏連蛋白(LN或LAMC3)上，這兩種蛋白分子分別誘導(dǎo)DRG神經(jīng)元及其軸突表達與它們相結(jié)合的受體TrkC和整合素aVβ6(Integrin aVβ6) (示意圖)，由此激活神經(jīng)元與內(nèi)在驅(qū)動軸突再生相關(guān)的PI3K/AKT信號通路，提升軸突長距離再生的效能。
示意圖顯示: (1) PNT通道管壁上的LN或者LAMC3可以與NT-3結(jié)合，形成一種富集NT-3沉積區(qū)域，這有利于表達TrkC的基因工程雪旺細胞(NT-3-S)定植生長及其在再生軸突上形成髓鞘的生態(tài)位。(2) PNT持續(xù)分泌的NT-3可以促使表達TrkC的神經(jīng)元軸突向坐骨神經(jīng)缺損/移植處延伸，這時空可能涉及NT-3與TrkC以及LAMC3與整合素aVβ6的配體與受體相互作用。
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39531746/
