来源：中山医学院
近年来，由于合成生物技术的发展，已有釆用合成的脑类器官、脊髓类器官和脊髓类组织修复中枢神经的研究报道，但是缺少有关设计合成用于修复周围神经缺损的类器官/类组织的文献。因此, 本研究遵循组织工程模拟设计理念，采用合成生物技术在含有天然均匀纵向通道的脱细胞视神经 (decellularized optic nerve，DON) 支架内负载过表达神经营养素-3(neurotrophin-3，NT-3) 的基因工程雪旺细胞 (Schwann cells, SCs)，在体外模拟周围神经组织结构制造一种富集层黏连蛋白 (laminin, LAM 或 LN) 和 NT-3 等生物活性因子的周围神经类组织（peripheral nerve tissueoid, PNT），然后将其移植到坐骨神经的缺损处，试图诱导含有 LAM 或 LN 受体和 NT-3 受体的神经元轴突在其中纵向穿越再生长，恢复坐骨神经的功能，并且探讨 PNT 移植物诱导坐骨神经再生的作用机制。
为了验证上述设想，我院曾园山教授、中山一院许扬滨教授和朱昭炜副主任医师、中山三院何波副主任医师和广东省人民医院李戈副研究员联合团队在坐骨神经缺损处移植 PNT。结果表明，基于合成生物技术的 PNT 移植可以修复缺损的坐骨神经组织结构恢复瘫痪后肢的感觉和运动功能, 这时空可能涉及诱发 NT-3 与受体 TrkC 细胞以及层黏连蛋白与受体整合素 aVβ6 轴突互作与信号转导的 PNT 在促进神经元轴突靶向再生中的趋化、黏附和内在驱动机制。该研究成果
《Transplantation of peripheral nerve tissueoid based on a decellularized optic nerve scaffold to restore rat hindlimb sensory and movement functions》
近日在线发表在
Biomaterials
国际生物材料 TOP 期刊上。
检测 PNT 的结果表明，其中的 DON 纵向通道管壁独特的生物活性基质成分 LAMC3 或 LN，能够通过与基因工程雪旺细胞 (NT-3-SCs) 分泌的 NT-3 结合，形成一种富集 NT-3 沉积区域。位于 PNT 的 NT-3-SCs 亦可以通过其细胞表面的 NT-3 受体 TrkC 结合自分泌的 NT-3: 一方面促使 NT-3-SCs 能够更好地定植在沉积 NT-3 的区域内，形成一种 PNT 的动态生物活性龛位; 另一方面 NT-3 与 TrkC(配体与受体) 的互作进一步激活 NT-3-SCs 更好地存活并分泌多种神经营养因子，形成诱导神经元轴突集束再生长的微环境和结构基础。
将上述的 PNT 移植到大鼠坐骨神经缺损处，术后动物存活 8 周。通过对动物的行为学测试和神经相关组织及其功能检测，结果显示，PNT 移植组的坐骨神经指数、患肢旋转角度和机械痛觉敏感度测试值接近于自体周围神经移植组，与其它移植对照组比较均有明显的改善。神经相关组织检测表明，与其它移植对照组比较，PNT 移植组能够促使再生轴突较快穿越坐骨神经缺损/移植处到达靶组织并重新形成髓鞘，从而改善由于失去神经支配的靶皮肤以及肌肉组织的感觉和运动功能。顺行和逆行示踪神经组织表明，无论在 PNT 移植物内还是在坐骨神经缺损/移植处的远端，腺相关病毒 (AVV) 标记的背根节 (DRG) 神经元及其再生的降钙素基因相关肽阳性轴突均能够特异性表达 TrkC。
将 PNT 移植组和单纯 DON 移植组支配后肢坐骨神经缺损/移植侧的 DRG 进行转录组学检测，分析其神经元轴突再生的潜在分子作用机制。结果揭示 PNT 移植物在坐骨神经缺损/移植处提供生物物理桥接诱导 DRG 神经元轴突再生长的基础上，其中的基因工程雪旺细胞分泌的 NT-3 富集在纵向通道管壁层黏连蛋白 (LN 或 LAMC3) 上，这两种蛋白分子分别诱导 DRG 神经元及其轴突表达与它们相结合的受体 TrkC 和整合素 aVβ6(Integrin aVβ6) (示意图)，由此激活神经元与内在驱动轴突再生相关的 PI3K/AKT 信号通路，提升轴突长距离再生的效能。
示意图显示: (1) PNT 通道管壁上的 LN 或者 LAMC3 可以与 NT-3 结合，形成一种富集 NT-3 沉积区域，这有利于表达 TrkC 的基因工程雪旺细胞 (NT-3-S) 定植生长及其在再生轴突上形成髓鞘的生态位。(2) PNT 持续分泌的 NT-3 可以促使表达 TrkC 的神经元轴突向坐骨神经缺损/移植处延伸，这时空可能涉及 NT-3 与 TrkC 以及 LAMC3 与整合素 aVβ6 的配体与受体相互作用。
