脊髓损伤的新疗法间充质干细胞外泌体胶原支

脊髓损伤（Spinalcordinjury，SCI），通常指脊髓受到外部影响，造成损伤部位及其以下部分瘫痪或全部瘫痪，使患者终身残疾。

脊髓损伤是一种常见外伤，通常会破坏神经连接，导致感觉和运动功能暂时或永久丧失。脊髓损伤后，会产生一系列连锁反应，包括细胞凋亡、炎症、血管损伤、严重的氧化应激和病变区域胶质瘢痕形成，其临床治疗是一个巨大的挑战。脊髓损伤治疗的难点在于：神经传导的重建和运动功能的恢复。

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基础知识

知识点一：内源性神经干细胞

“激活内源性干细胞”是一种很有前景的方法，用药物与支架材料结合，激活内源性组织干细胞，并迁移至损伤部位，实现组织损伤的原位修复。内源性神经干细胞（NSCs）是驻留在脊髓的多能干细胞。中国科学院戴建武再生医学团队早期发现：在脊髓损伤后，内源性神经干细胞会激活并迁移到损伤部位，自我更新并分化为神经元、少突胶质细胞或星形胶质细胞。脊髓损伤后的恶劣微环境严重阻碍了内源性神经干细胞的生存、增殖和分化。因此，如何招募和调节内源性神经干细胞，然后与损伤两端形成连接，是能否实现神经再生的关键。

知识点二：干细胞外泌体

研究发现，在脊髓损伤修复过程中，间充质干细胞（MSCs）外泌体可降低细胞凋亡和抑制炎症，还可促进血管新生，并抑制A1神经毒性反应性星形胶质细胞的激活。外泌体是一种直径为30-nm的细胞外囊泡，被认为是优良的药物递送载体。同时，具有独特性的介导细胞间通信和相互作用。戴建武团队早期研究发现，紫杉醇（PTX）能够促进神经干细胞的分化为神经元。

如果利用外泌体负载紫杉醇，有助于脊髓损伤的修复。但是问题又来了，如何实现外泌体在损伤部位的保留是一个关键问题。那么，胶原支架是一个不错的选择。

知识点三：胶原支架

胶原蛋白作为细胞外基质的主要成分，具有促进细胞粘附和生长的作用。因此，胶原支架材料可用于组织修复。然而，如何将外泌体连接在胶原支架上具有挑战性。因此，需要开发一种温和的方法，在不破坏胶原支架完整性和外泌体功能的前提下，实现二者的有效连接。

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当外泌体遇到胶原支架

中科院戴建武再生医学研究团队设计研发了一种新型功能胶原支架，可特异结合负载紫杉醇的外泌体，促进脊髓损伤的再生修复。该研究结果在线发表在AdvancedHealthcareMaterials杂志，题目如下：

研究思路：

研究者设计了一种新型生物特异性肽（BSP），一端能与I型胶原结合，另一端是一个外泌体结合序列，可以实现胶原蛋白支架和外泌体的特异性结合。然后胶原支架、间充质干细胞外泌体，紫杉醇三者，构建成多功能胶原支架（LOCS-BSP-MExos-PTX,LBMP），用于修复完全横断的脊髓损伤。

图多功能胶原蛋白支架（LBMP）的构建

研究人员发现，利用多功能胶原支架（LBMP），可以实现胶原支架和外泌体的特异性结合，同时对支架的机械性也没产生显著性影响。无论在体外实验和体内实验，间充质干细胞外泌体（MExos）都可以促进神经干细胞的迁移，这将有利于将内源性神经干细胞招募到脊髓损伤区。

图体外/体内实验均表明MExos促进NSCs的迁移

多功能胶原支架三剑客各司其职，间充质干细胞外泌体（MExos）负责促进内源性神经干细胞的迁移，胶原支架（LOCS）负责保留神经干细胞，而紫杉醇（PTX）负责引导神经干细胞向更多的神经元分化。在脊髓损伤修复中，多功能胶原支架可能表现出更好的促进神经再生的性能。

图损伤区瘢痕成分分析与脊髓损伤大鼠的运动恢复

脊髓损伤大鼠运动功能恢复

脊髓损伤大鼠模型制作：

对大鼠脊髓T8-T9进行横断，制得脊髓损伤大鼠模型。损伤后立即将多功能胶原支架（LBMP）移植到损伤部位，评价LBMP对脊髓损伤的修复效果。

大鼠运动功能恢复评估：

研究者使用BBB运动量表对大鼠模型进行评估，为期8周，每周1次。从第3周开始，通过LBMP治疗的动物BBB评分有显著改善（图f），并且在第8周结束时，运动功能恢复达到最佳水平（图g）。LBMP大鼠后肢表现出行走能力，而对照组大鼠未观察到主观运动表现（图g）。

结果表明，含间充质干细胞外泌体的多功能胶原支架（LBMP）可以增强神经再生，减少瘢痕形成，有助于大鼠运动功能的恢复。

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文末小结

在本研究中，研究者开发出了一种基于间充质干细胞外泌体的多功能胶原支架。这种胶原支架在脊髓损伤修复方面表现出了卓越的表现。通过增强神经再生，减少瘢痕沉积，促进完全损伤大鼠运动功能恢复。

这种新功能胶原支架有望成为治疗脊髓损伤的新手段，同时由于不同细胞外泌体在不同损伤中具有不同功能，可以构建多种不同功能的胶原支架，有望用于不同疾病治疗（如心肌梗死、阿尔茨海默病和肿瘤）的开发。

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