【中心科研】中山三院腦病中心戎利民教授/何留民研究員團隊在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隊在國際綜合學術期刊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。腦病中心骨干、脊柱外科何留民研究員和中山三院院長、骨科學科帶頭人戎利民教授為通訊作者，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。
▲原文鏈接 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0234
脊髓損傷（Spinal cord injury，SCI）往往導致囊性空腔和瘢痕組織，嚴重阻礙神經(jīng)再生和功能恢復，迄今尚無有效治療手段，不僅會給患者帶來嚴重的身心傷害，還會造成巨大的經(jīng)濟負擔。利用生物材料重建損傷微環(huán)境，引導再生神經(jīng)跨越損傷區(qū)域成為脊髓損傷修復一種非常有希望的策略，而水凝膠因具有許多優(yōu)良的物理化學性能被廣泛應用。戎利民教授/何留民研究員團隊早期已開發(fā)了一類自組裝短肽RADA16-X（X為IKVAV、RGD等功能氨基酸序列），在生理條件下可自發(fā)形成納米纖維水凝膠，支持神經(jīng)干細胞三維生長、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)同組裝構建復合納米纖維水凝膠。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)絡遷移并發(fā)生構象變化，再組裝成為納米纖維，最終形成具有雙網(wǎng)絡結構的雜化水凝膠（圖1）。相較于F-SAP，F(xiàn)-SAP/SF雜化水凝膠機械性能顯著提升，能夠搭載并緩慢釋放活性因子NT-3。
▲圖1?功能性自組裝短肽（F-SAP）與絲素蛋白（SF）協(xié)同組裝構建復合納米纖維水凝膠
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對神經(jīng)再生修復脊髓損傷的促進作用。該水凝膠體系較好地填充損處區(qū)域，與單純脊髓損傷對照組(SCI)相比能夠調控巨噬細胞/小膠質細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，促進神經(jīng)再生。術后8周皮質脊髓束神經(jīng)纖維穿越損傷區(qū)域生長，進一步研究提示再生神經(jīng)包括了運動相關的5-羥色胺(5-HT)陽性神經(jīng)纖維以及與感覺相關的降鈣素基因相關肽（CGRP）陽性神經(jīng)纖維。同時，免疫熒光染色和電鏡結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組雖然也檢測到再生軸突的髓鞘結構，但效果較差（圖2）。電生理CMEP檢測和BBB評分以及后肢運動能力顯示F-SAP/SF優(yōu)于對照組（圖3）。
▲圖2? F-SA/SF復合水凝膠聯(lián)合NT-3促進脊髓損傷后神經(jīng)再生及髓鞘形成
▲圖3? F-SA/SF復合水凝膠聯(lián)合NT-3促進大鼠脊髓損傷后功能恢復
綜上，戎利民教授/何留民研究員團隊報道的小分子自組裝短肽（F-SAP）和大分子絲素蛋白（SF）協(xié)同組裝的復合納米水凝膠（F-SAP/ SF）能夠在損傷區(qū)域構建人工細胞外基質，并調控病灶炎癥反應，為神經(jīng)再生提供優(yōu)良的微環(huán)境，進而達到促進功能恢復的效果，在脊髓損傷修復中具有較好的應用前景。
致謝：該研究獲得了國家自然科學基金（32271417, 31870964, 32071354）, 廣州市民生科技攻關計劃民生科技攻關專題（201903010095），廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項粵港科技創(chuàng)新聯(lián)合資助項目（2021A0505110007）, 廣東省自然科學基金-杰出青年項目（022B1515020083）, 廣東省重點領域研發(fā)計劃項目（2019B020236002）等基金的資助。
中山大學附屬第三醫(yī)院腦病中心
中山大學附屬第三醫(yī)院腦病中心依托國家神經(jīng)區(qū)域醫(yī)療中心的建設，聚焦國家省市目標和戰(zhàn)略需求，中心致力于診治理念創(chuàng)新、發(fā)展適合國情的診療方法／藥物、危重疑難疾病診治和產(chǎn)學研成果推廣，并聘請了中山大學、清華珠三角研究院等一批在神經(jīng)科學基礎研究、干細胞治療研究、人工智能診斷研究領域的精英翹楚加盟，臨床與基礎科研實力雄厚，致力建設國家級區(qū)域性腦病基礎研究中心和腦科學轉化醫(yī)學大平臺。2019-2022年，中心內共斬獲國家級研究項目80余項、省部級研究項目100余項，在國際期刊發(fā)表高水平論文近400篇，共獲授權專利近90項。面向學術前沿，面向國家重大戰(zhàn)略，面向社會發(fā)展，面向人民生命健康，中山三院腦病中心正朝著“國內一流、國際知名的腦病醫(yī)療服務、科學研究、精英培育高地”的目標，奮勇前行。
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