经过优化的负载PBAE的促神经生成IFs纳米颗粒能够将胶质瘢痕中的星形胶质细胞重新编程为多种不同的神经元亚型

《Journal of Biological Engineering》：The optimized PBAE-loaded pro-neurogenic IFs nanoparticles reprogram astrocytes within the glial scar into diverse neuronal subtypes

　　

摘要

脊髓损伤后形成的胶质疤痕以及神经元的丢失是阻碍神经再生的主要因素。因此，重塑具有抑制作用的疤痕结构并补充缺失的神经元对于神经修复和功能恢复至关重要。然而，目前现有的治疗方法在同时实现有效的神经元补充和胶质疤痕重塑方面面临巨大挑战。在此，我们提出了一种创新的“重塑-再生整合”型非病毒治疗策略，旨在体外直接将胶质疤痕中的反应性星形胶质细胞重编程为不同亚型的功能性神经元。这一重编程过程是通过使用聚(β-氨基酯)（PBAE）纳米粒子来高效地将促神经元生成的转录因子ASCL1和NGN2（TFs-A/N）递送至胶质疤痕细胞中实现的。为了递送这两个基因，PBAE聚合物是在优化的迈克尔加成反应条件下合成的。我们的研究结果表明，这种聚合物毒性低、生物降解性好且分子量高，能够有效将大量编码TFs-A/N的质粒封装进稳定的纳米粒子中。重要的是，这些优化后的纳米粒子具有很高的基因递送效率。尤为显著的是，PBAE-TFs-A/N纳米粒子不仅有效重塑了胶质疤痕的结构，还促进了多种神经元亚型的生成，包括胆碱能神经元、谷氨酸能神经元、GABA能神经元和多巴胺能神经元，这一点可从特定亚型的生化标志物表达中得到证实。此外，这些转化后的细胞还具备了神经元的功能，表现为突触标志物（SYN和PSD95）的表达、动作电位的产生以及神经元特异的钠离子和钾离子电流。这些发现为一种安全有效的非病毒重编程方法提供了有力证据，该方法能够同时促进多种亚型神经元的生成和胶质疤痕的重塑。总体而言，这项研究为深入了解中枢神经系统损伤的修复机制及推动其临床应用提供了新的思路。