腦病中心戎利民教授/何留民研究員團(tuán)隊(duì)在Science子刊Science Advances上發(fā)表最新研究成果

?近日，我院腦病中心戎利民教授和何留民研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際綜合學(xué)術(shù)期刊Science Advances（中科院一區(qū)Top，IF:14.957）發(fā)表了題為“Cooperative assembly of a designer peptide and silk fibroin into hybrid nanofiber gels for neural regeneration after spinal cord injury”的研究論文。

圖1：文章信息

脊髓損傷（Spinal cord injury，SCI）往往導(dǎo)致囊性空腔和瘢痕組織，嚴(yán)重阻礙神經(jīng)再生和功能恢復(fù)，迄今尚無(wú)有效治療手段，不僅會(huì)給患者帶來(lái)嚴(yán)重的身心傷害，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。利用生物材料重建損傷微環(huán)境，引導(dǎo)再生神經(jīng)跨越損傷區(qū)域成為脊髓損傷修復(fù)一種非常有希望的策略，而水凝膠因具有許多優(yōu)良的物理化學(xué)性能被廣泛應(yīng)用。

戎利民教授/何留民研究員團(tuán)隊(duì)早期已開發(fā)了一類自組裝短肽RADA16-X（X為IKVAV、RGD等功能氨基酸序列），在生理?xiàng)l件下可自發(fā)形成納米纖維水凝膠，支持神經(jīng)干細(xì)胞三維生長(zhǎng)、神經(jīng)元分化和神經(jīng)再生。該研究利用功能性自組裝短肽RADA16-IKVAV（F-SAP）與絲素蛋白（SF）協(xié)同組裝構(gòu)建復(fù)合納米纖維水凝膠。在電荷吸引和滲透壓差雙重作用下，SF納米囊泡向F-SAP納米纖維網(wǎng)絡(luò)遷移并發(fā)生構(gòu)象變化，再組裝成為納米纖維，最終形成具有雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的雜化水凝膠（圖2）。相較于F-SAP，F(xiàn)-SAP/SF雜化水凝膠機(jī)械性能顯著提升，能夠搭載并緩慢釋放活性因子NT-3。

圖2 功能性自組裝短肽（F-SAP）與絲素蛋白（SF）協(xié)同組裝構(gòu)建復(fù)合納米纖維水凝膠

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該研究采用大鼠全橫斷脊髓損傷模型，探究了F-SAP/SF水凝膠聯(lián)合NT-3對(duì)神經(jīng)再生修復(fù)脊髓損傷的促進(jìn)作用。該水凝膠體系較好地填充損處區(qū)域，與單純脊髓損傷對(duì)照組(SCI)相比能夠調(diào)控巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞向抗炎型極化并分泌抗炎因子，改善損傷早期局部炎癥微環(huán)境，促進(jìn)神經(jīng)再生。術(shù)后8周皮質(zhì)脊髓束神經(jīng)纖維穿越損傷區(qū)域生長(zhǎng)，進(jìn)一步研究提示再生神經(jīng)包括了運(yùn)動(dòng)相關(guān)的5-羥色胺(5-HT)陽(yáng)性神經(jīng)纖維以及與感覺(jué)相關(guān)的降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）陽(yáng)性神經(jīng)纖維。同時(shí)，免疫熒光染色和電鏡結(jié)果顯示損傷部位再生神經(jīng)軸突外包裹了較厚的髓鞘。F-SAP組雖然也檢測(cè)到再生軸突的髓鞘結(jié)構(gòu)，但效果較差（圖3）。電生理CMEP檢測(cè)和BBB評(píng)分以及后肢運(yùn)動(dòng)能力顯示F-SAP/SF優(yōu)于對(duì)照組（圖4）。

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圖3 F-SA/SF復(fù)合水凝膠聯(lián)合NT-3促進(jìn)脊髓損傷后神經(jīng)再生及髓鞘形成

圖4 F-SA/SF復(fù)合水凝膠聯(lián)合NT-3促進(jìn)大鼠脊髓損傷后功能恢復(fù)

綜上，戎利民教授/何留民研究員團(tuán)隊(duì)報(bào)道的小分子自組裝短肽（F-SAP）和大分子絲素蛋白（SF）協(xié)同組裝的復(fù)合納米水凝膠（F-SAP/ SF）能夠在損傷區(qū)域構(gòu)建人工細(xì)胞外基質(zhì)，并調(diào)控病灶炎癥反應(yīng)，為神經(jīng)再生提供優(yōu)良的微環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)功能恢復(fù)的效果，在脊髓損傷修復(fù)中具有較好的應(yīng)用前景。

腦病中心骨干、脊柱外科何留民研究員為通訊作者，中山三院院長(zhǎng)戎利民教授為共同通訊作者，脊柱外科馮豐副主任醫(yī)師為論文第一作者，赫爾辛基研究院宋西勇博士、脊柱外科碩士研究生譚贊為共同第一作者。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金（32271417, 31870964, 32071354）, 廣州市民生科技攻關(guān)計(jì)劃民生科技攻關(guān)專題（201903010095），廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)粵港科技創(chuàng)新聯(lián)合資助項(xiàng)目（2021A0505110007）, 廣東省自然科學(xué)基金-杰出青年項(xiàng)目（022B1515020083）, 廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019B020236002）等基金的資助。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0234

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??? 中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腦病中心簡(jiǎn)介

中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腦病中心依托國(guó)家神經(jīng)區(qū)域醫(yī)療中心的建設(shè)，聚焦國(guó)家省市目標(biāo)和戰(zhàn)略需求，中心致力于診治理念創(chuàng)新、發(fā)展適合國(guó)情的診療方法／藥物、危重疑難疾病診治和產(chǎn)學(xué)研成果推廣，并聘請(qǐng)了中山大學(xué)、清華珠三角研究院等一批在神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)研究、干細(xì)胞治療研究、人工智能診斷研究領(lǐng)域的精英翹楚加盟，臨床與基礎(chǔ)科研實(shí)力雄厚，致力建設(shè)國(guó)家級(jí)區(qū)域性腦病基礎(chǔ)研究中心和腦科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)大平臺(tái)。2019-2022年，中心內(nèi)共斬獲國(guó)家級(jí)研究項(xiàng)目80余項(xiàng)、省部級(jí)研究項(xiàng)目100余項(xiàng)，在國(guó)際期刊發(fā)表高水平論文近400篇，共獲授權(quán)專利近90項(xiàng)。面向?qū)W術(shù)前沿，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略，面向社會(huì)發(fā)展，面向人民生命健康，中山三院腦病中心正朝著“國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名的腦病醫(yī)療服務(wù)、科學(xué)研究、精英培育高地”的目標(biāo)，奮勇前行。