用于卒中恢复、脑再血管化及神经保护的仿生微血管网络

《TRENDS IN Biotechnology》：Bioinspired microvascular networks for stroke recovery, cerebral revascularization, and neuroprotection

　　

技术就绪度

叶脉仿生微血管网络的发展目前处于临床前概念验证阶段（技术就绪水平 3–4）。本研究展示了在光血栓性中风和皮下移植小鼠模型中的治疗益处，但在考虑临床转化之前，必须实现几个关键里程碑。

目前的成就包括以下几点：(i) 体内 概念验证：叶脉仿生微血管网络已在小型动物中风和皮下移植模型中进行了评估；(ii) 血管关联和功能灌注：工程化的层级结构支持移植物与宿主血管的关联，并改善受损皮层的脑灌注；(iii) 机制洞察：该研究鉴定了一种结构相关的免疫 - 血管反应，涉及 N2 样中性粒细胞富集、小胶质细胞相关的中性粒细胞清除以及减少的中性粒细胞胞外陷阱相关的炎症负担。

为了使 LMM 网络从实验室原型向潜在临床应用推进，必须解决几个转化障碍：(i) 临床适用性和递送侵入性：目前的植入程序需要颅窗制备和硬膜打开，这限制了其作为缺血性中风的常规治疗方法的使用，并可能将未来的应用限制在具有可及皮质病变的选择性神经外科场景中。未来的工作应侧重于侵入性较小的递送策略、优化的结构处理和系统的风险评估；(ii) 免疫兼容性和细胞来源：目前的原型使用人脐静脉内皮细胞，这带来了显著的免疫原性风险。临床转化需要将细胞来源过渡到自体细胞来源或人诱导多能干细胞衍生的内皮细胞，以防止同种异体移植物排斥并实现个性化治疗；(iii) 大型动物模型验证：虽然小鼠模型提供了关键的机制洞察，但它们未能完全重现人脑复杂的血流动力学和神经解剖结构。未来在包括非人灵长类动物和猪在内的大型动物中风模型中评估 LMM 网络，对于评估移植物可扩展性、手术可行性和长期神经血管整合将至关重要。

亮点

在缺血皮层上移植叶脉仿生微血管网络可改善脑血流，减少缺血性损伤，保持神经元完整性，并支持中风后的功能恢复。

移植的网络促进梗死周围强烈的血管新生，支持灌注血管的形成，并与宿主血管连接，有助于重建受损的皮质微循环。

转录组和功能分析将网络驱动的血管新生与潜在修复性中性粒细胞的富集以及减少的中性粒细胞胞外陷阱相关炎症联系起来，表明免疫机制在血管修复中起作用。

通过协调血管重塑与免疫调节，该治疗重塑了中风后的免疫 - 血管微环境，以支持血管稳定和功能性组织修复。

摘要

脑缺血性中风仍然是致残的主要原因之一，恢复脑血流（CBF）和促进恢复的选择有限。本研究引入了一种叶脉仿生微血管网络，以促进中风后的血管再生。该网络使用受叶脉启发的微通道模板来指导细胞 - 水凝胶自组装成微血管网络。在光血栓性中风模型中，植入的网络与宿主血管整合，增强血管新生，改善 CBF，减少梗死体积，改善神经元存活，并促进功能恢复。转录组和组织学分析表明，潜在修复性中性粒细胞的富集以及减少的中性粒细胞胞外陷阱相关炎症是网络相关免疫 - 血管反应的组成部分。阻断中性粒细胞招募会减弱网络介导的血管新生，而局部递送潜在修复性中性粒细胞则部分恢复了血管重塑。这些发现提供了临床前概念验证，表明仿生微血管结构可以促进中风后的脑血管再生和神经保护，同时鉴定了需要进一步机制和转化验证的免疫 - 血管过程。

图文摘要