国际知名学术期刊发表同济团队重要医学研究成果

同济大学  |  2021-03-01


2021年2月2日,同济大学附属同济医院程黎明教授团队在ACS Nano杂志上在线发表了题为《Immunomodulatory Layered Double Hydroxide Nanoparticles Enable Neurogenesis by Targeting Transforming Growth Factor-β Receptor 2》的研究论文,结果显示层状双氢氧化物(LDH)纳米材料可改善免疫微环境重塑神经环路,从而为脊髓损伤治疗带来新希望。



脊髓损伤(SCI)是中枢神经系统最常见的重大损伤之一,往往导致神经元死亡及轴突断裂,并伴有级联式炎症反应等继发性损伤,形成抑制性病理微环境,其治疗难点在于如何改善损伤区的免疫微环境,从而实现神经再生和功能重塑。近年来,利用功能性生物材料改善和重建免疫微环境成为一种很有前景的SCI修复策略。

程黎明教授团队依托“脊柱脊髓损伤再生修复”教育部重点实验室,在国家重点研发计划“基于动员内源性神经干细胞修复脊髓损伤的机制与转化研究”的支持下,研发了一种可生物降解,能调节损伤区免疫细胞分型,抑制炎症反应的LDH纳米材料,可显著促进神经干细胞(NSCs)迁移、神经分化、激活L-Ca2+通道并诱导动作电位的产生。将LDH负载神经营养因子NT3后形成纳米复合体系(LDH-NT3)移植于SCI小鼠损伤区域,在损伤区可见新生BrdU+内源性NSCs和功能神经元,显著提高SCI小鼠行为学和电生理评价。LDH材料自身即具有促神经再生作用,并且LDH-NT3对SCI小鼠的脊髓损伤修复效果比LDH组有进一步提高。

图1. 纳米材料LDH和LDH-NT3有效恢复SCI小鼠的运动功能

研究利用通路分析(IPA)筛选得到57个基因交错形成与神经前体细胞增殖、免疫功能紊乱等功能相关的蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络图,其中转化生长因子受体2(TGFBR2)与神经再生和免疫调控的生物学过程高度相关,是LDH促进脊髓损伤修复的关键基因。在病变部位进行巢蛋白(Nestin)和TGFBR2的免疫荧光染色,结果表明其在LDH及LDH-NT3移植组的新生神经区均有共表达。LDH可通过对TGFBR2的激活,诱导小胶质细胞和巨噬细胞的M2表型极化,有效改善免疫微环境。

图2. 材料移植后改善损伤区免疫微环境并促神经细胞新生

综上所述,该项研究发现LDH可构建适合SCI修复的免疫微环境,并可负载各类神经营养因子,揭示了材料改善微环境的膜受体靶点和促神经再生的关键分子机制,为脊髓损伤治疗提供生物材料免疫调控新策略。

责任编辑:曹竞