發(fā)布時間：2025-06-18
近日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院巫林平研究員和潘光錦研究員團隊聯(lián)合在Journal of Advanced Research發(fā)表題為?"A cocktail hydrogel promoting the functional interneurons regeneration of human neural progenitor cells for brain injury therapy"?的研究論文。該研究從材料微納結構調控與組織微環(huán)境模擬的雙重維度出發(fā)，構建了一種富含神經(jīng)調控因子的雞尾酒水凝膠，并闡明其在介導人源神經(jīng)前體細胞（hNPCs）向皮層中間神經(jīng)元分化及突觸連接形成過程中的作用機制，同時該水凝膠可以促進體內神經(jīng)血管單元（neurovascular?unit, NVU）的重建，修復受損的腦組織。本研究為腦皮層損傷的細胞替代治療提供了重要的理論依據(jù)和新的治療策略。
hNPCs在腦損傷治療中常面臨移植后細胞存活率低、分化譜系不明確以及功能整合效率低下等瓶頸。為解決上述問題，研究團隊通過優(yōu)化水凝膠關鍵組分濃度與交聯(lián)條件，精確調控水凝膠的微納結構特性（如孔徑分布、力學性能和降解速率），構建出一種具有腦組織仿生性的三維支架水凝膠系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬天然細胞外基質（ECM）的生化與力學環(huán)境，顯著提升hNPCs的黏附、生存及譜系特異性分化能力。
通過轉錄組測序分析（RNA-seq）與狂犬病毒逆向追蹤技術（rabies virus–based monosynaptic tracing），研究團隊進一步證實該多因子雞尾酒水凝膠可顯著增強谷氨酸能（glutamatergic）神經(jīng)元亞型的分化效率，并促進其構建功能性突觸連接。該過程主要源于該凝膠所構建的仿生微納結構與生物活性微環(huán)境協(xié)同作用，在模擬腦組織特征的同時提供持續(xù)性神經(jīng)誘導信號，從而高效驅動hNPCs向功能性中間神經(jīng)元轉變。
此外，研究團隊發(fā)現(xiàn)該多因子雞尾酒水凝膠可在腦損傷區(qū)域有效募集宿主內皮細胞并誘導其與移植細胞之間建立宿主細胞-外源細胞的相互作用，從而協(xié)同重建具備灌注能力和代謝支持功能的NVU微結構。該結構的形成顯著改善了損傷局部的免疫與代謝微環(huán)境，進一步促進hNPCs的存活和向皮層中間神經(jīng)元譜系轉化，進而重塑受損的腦組織結構并伴隨神經(jīng)傳導功能的部分恢復，最終在一定程度上改善受損動物的運動協(xié)調表現(xiàn)。
廣州健康院巫林平研究員和潘光錦研究員為該論文的共同通訊作者，助理研究員張迪博士和副研究員陳珺博士為共同第一作者。研究項目得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣州市科技重點研發(fā)項目、廣東省重大人才工程項目以及香港創(chuàng)新科技基金等經(jīng)費的支持。
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圖1 構建多因子雞尾酒水凝膠促進皮層中間神經(jīng)元再生、突觸連接及NVU微環(huán)境重塑
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