GelMA水凝胶封装iPSC来源人脊髓类器官增强神经再生并恢复大鼠脊髓损伤运动功能的研究

《Journal of Biomedical Materials Research Part A》：GelMA Hydrogel Encapsulating iPSC-Derived Human Spinal Cord Organoids Enhances Neural Regeneration and Restores Motor Function in Rat Spinal Cord Injury

本研究针对脊髓损伤(SCI)后神经再生能力受限的难题，由研究人员开发了iPSC来源的人脊髓类器官(hSCOs)与GelMA水凝胶的复合移植体系。实验表明，GelMA+hSCOs植入显著促进大鼠运动功能恢复(BBB评分提高)、减少损伤体积，并增强神经元整合(Tuj1+/NF200+)、抑制胶质瘢痕(GFAP+)和神经炎症(CD68+巨噬细胞减少)。该策略为神经再生提供了创新性治疗方向。

　　

脊髓损伤（SCI）会因内在修复能力有限而严重损害神经再生。将诱导多能干细胞（iPSC）来源的类器官与生物材料支架相结合，提供了一种前景广阔的再生策略。本研究探讨了封装在明胶甲基丙烯酰（GelMA）水凝胶中的人脊髓类器官（hSCOs）对SCI修复的治疗潜力。hSCOs通过阶段特异性诱导（背腹侧抑制后经视黄酸/SAG诱导运动神经元定向分化）从iPSCs生成，并封装在GelMA水凝胶中。在大鼠T10挫伤SCI模型（n=6/组：假手术组、SCI组、单独GelMA组、GelMA+hSCOs组）中评估了hSCOs/GelMA复合物的治疗效果。每周使用Basso-Beattie-Bresnahan（BBB）运动评分和斜板测试评估功能恢复，持续4周。通过组织学（H&E、Nissl）和免疫荧光分析（Tuj1、GFAP、NF200、CD68）量化损伤部位的组织修复、神经元再生、星形胶质细胞增生和神经炎症。hSCOs表达关键脊髓标志物（OLIG2、NKX6.1、Tuj1、Islet1），并在GelMA水凝胶内保持高存活率。与SCI组和单独GelMA组相比，植入GelMA+hSCOs复合物显著增强了功能恢复（BBB评分和倾斜角度改善）并减少了损伤体积。免疫荧光显示，GelMA+hSCOs处理促进了神经元整合（Tuj1⁺神经元和NF200⁺神经丝密度增加），减轻了星形胶质细胞增生（GFAP⁺瘢痕减少），并抑制了神经炎症（CD68⁺巨噬细胞减少）。iPSC来源的hSCOs与GelMA水凝胶的整合通过促进神经元存活与整合、减轻胶质瘢痕形成和调节炎症反应，显著促进了SCI后的结构和功能恢复。这种类器官-水凝胶组合方法展现出神经修复策略的重要转化潜力。