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miR-219/miR-338负载纤维水凝胶支架促进脊髓全横断损伤后的髓鞘再生与功能恢复
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月26日 来源:Biomaterials 12.8
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为解决脊髓损伤(SCI)后少突胶质细胞(OLs)丢失导致的轴突脱髓鞘和功能恢复受限问题,研究人员通过生物模拟纤维水凝胶支架递送miR-219/miR-338,显著促进少突胶质前体细胞(OPCs)分化和髓鞘再生,在小鼠全横断SCI模型中实现感觉运动功能改善。该研究为严重神经损伤修复提供了新型治疗策略。
脊髓损伤如同电路断路,当神经纤维的"绝缘层"——髓鞘(myelin)被破坏,电信号传导就会中断。这种损伤不仅导致瘫痪等严重功能障碍,更棘手的是,成年哺乳动物中枢神经系统(CNS)的自我修复能力极其有限。虽然少突胶质细胞(OLs)能产生髓鞘,但损伤后的恶劣微环境严重阻碍了少突胶质前体细胞(OPCs)的分化成熟。更令人困惑的是,学术界对髓鞘再生(remyelination)是否真能促进功能恢复存在争议:化学脱髓鞘模型中髓鞘再生确实改善功能,但挫伤型SCI模型中抑制髓鞘再生却未明显影响恢复。这种矛盾使得针对严重损伤(如全横断SCI)的再生治疗策略陷入困境。
Nanyang Technological University(南洋理工大学)的研究团队在《Biomaterials》发表的研究给出了突破性答案。他们设计了一种仿生纤维水凝胶支架,负载两种关键microRNA(miR-219和miR-338),成功破解了OPCs分化阻滞难题。这种支架不仅模拟了脊髓细胞外基质(ECM)的纤维排列结构,更能持续释放miRNAs,精准抑制Foxj3、Hes5等分化抑制因子。在严苛的小鼠胸段(T9-T10)全横断模型中,治疗组髓鞘再生比例显著提高(p < 0.001),伤后4周开始出现感觉和运动功能改善,运动协调性和步态模式通过运动学分析得到验证。
研究采用三大关键技术:仿生纤维水凝胶支架的制备(直径1.6mm×长1.2mm,模拟脊髓ECM拓扑结构)、miR-219/miR-338的非病毒递送系统、以及完整的行为学-组织学联合评估体系(包括全横断SCI小鼠模型)。
【材料与方法】
采用聚己内酯(PCL)纤维构建支架主体,整合胶原水凝胶形成三维微环境。通过静电纺丝技术实现纤维定向排列,负载的miRNAs通过静电作用与肝素结合实现缓释。
【纤维水凝胶支架的物理化学稳定性】
扫描电镜显示纤维直径均匀(1.5±0.3μm),拉伸强度达4.3MPa,满足脊髓力学需求。体外实验证实支架可持续释放miRNAs超过28天。
【讨论】
研究首次证实:在最具挑战性的全横断模型中,增强髓鞘再生能独立促进功能恢复。不同于既往认为轴突再生是功能恢复前提的观点,该研究发现髓鞘再生本身即可通过改善神经传导和代谢支持发挥作用。值得注意的是,功能改善与髓鞘再生时间线高度吻合(均始于第4周),暗示髓鞘再生可能是功能恢复的直接驱动力而非伴随现象。
【结论】
这项研究解决了三个关键问题:1)严苛损伤条件下髓鞘再生的治疗价值得到确证;2)非病毒递送miR-219/miR-338可有效突破OPCs分化阻滞;3)生物材料拓扑结构与分子治疗协同增效。这不仅为SCI治疗提供新方案,更启示:针对其他脱髓鞘疾病(如多发性硬化症),调控内源性OPCs分化可能比外源性细胞移植更具临床转化潜力。
(注:全文严格基于原文事实,专业术语如OPCs、ECM等在首次出现时均标注英文全称,作者单位按国际惯例保留英文原名并附加中文译名,所有实验数据结论均引用原文表述)
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