持续释放型软骨素酶ABC-37与人iPSC来源神经祖细胞的联合递送促进啮齿动物卒中模型中的移植存活与功能恢复

《Advanced Science》：Co-Delivery of Sustained Release Chondroitinase ABC-37 With Human iPSC-Derived Neural Progenitors Promotes Transplant Survival and Functional Recovery in a Rodent Model of Stroke

　　

卒中是全球导致残疾的主要原因之一，然而目前仍缺乏能有效再生受损组织的治疗方法。研究人员在动物模型中采用联合策略，利用人诱导多能干细胞（iPSC）来源的神经祖细胞（NPCs）和一种重新设计的热稳定型软骨素酶ABC（ChASE37）的持续释放制剂，研究了卒中后的组织再生与功能恢复。研究人员优化了一种原位凝胶化、可注射的透明质酸（HA）基水凝胶，并掺入层粘连蛋白，用于在亚急性缺血性卒中大鼠模型中将NPCs递送至病灶空腔。研究人员通过亲和释放系统（ChASE37-AR）将ChASE37从甲基纤维素水凝胶中释放，经皮层表面注射递送至卒中损伤脑组织。ChASE37-AR保持了长期酶活性，表现为损伤组织中抑制性硫酸软骨素蛋白聚糖（CSPGs）的降解，且未观察到免疫原性证据。每种治疗——ChASE37-AR、NPCs及其联合递送——在单次给药后最早3周即显著改善了运动功能。重要的是，只有联合治疗支持了移植细胞的长期存活和神经元分化，表明ChASE37-AR的作用不仅限于降解CSPGs。该策略为卒中后组织再生提供了一个模块化、临床相关的平台。综上所述，这些发现表明NPCs与缓释ChASE37的联合递送可能有望用于卒中治疗。

卒中（stroke）是全球第二大致死原因和第三大长期致残原因，约半数幸存者存在慢性残疾。缺血性卒中导致神经细胞死亡、血脑屏障（BBB，维持脑内环境稳定的血管屏障结构）破坏及炎症级联反应，最终在损伤部位形成空腔和胶质瘢痕（由反应性星形胶质细胞构成的致密边界），阻碍神经修复。目前FDA批准的急性期治疗仅包括静脉组织型纤溶酶原激活剂（tPA，溶解血栓的药物）和机械取栓，治疗时间窗狭窄，超过85%的患者依赖康复治疗，无法替换丢失的神经元或重建组织完整性。细胞疗法具有再生潜力，但移植后存活与整合是主要挑战。神经祖细胞（NPCs，可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的神经前体细胞）移植面临宿主微环境抑制和细胞存活率低的问题。此外，损伤后形成的硫酸软骨素蛋白聚糖（CSPGs，富含硫酸化糖胺聚糖链的细胞外基质成分）在胶质瘢痕中富集，抑制轴突再生和细胞存活。软骨素酶ABC（ChASE，降解CSPGs的细菌酶）可降解CSPGs，但半衰期短；再设计的变体ChASE37（含37个点突变的热稳定型）可通过亲和释放（AR，基于SH3结构域与结合肽可逆相互作用）系统实现持续递送。因此，研究人员假设将NPCs与ChASE37-AR联合递送可协同促进卒中后组织修复和功能恢复。

该研究发表在《Advanced Science》。研究人员在ET-1（内皮素-1，诱导局灶性缺血再灌注损伤的血管收缩肽）诱导的卒中大鼠模型中，将人iPSC来源的NPCs封装于含层粘连蛋白的透明质酸基水凝胶（HAO-lam）中注射至病灶空腔，同时通过甲基纤维素水凝胶亲和释放系统（ChASE37-AR）经皮层表面递送ChASE37。结果显示：所有治疗组（ChASE37-AR、NPCs、联合组）在单次给药后3周即显著改善握力功能；只有联合治疗支持移植细胞存活和神经元分化；ChASE37-AR在体内保持4周酶活性并持续降解CSPGs；存活细胞高表达早期神经元标志物（DCX、TUBB3、GAP43），少量表达成熟神经元标志物NeuN；机制研究表明ChASE37处理可增加卒中侧脑组织FGF-2（碱性成纤维细胞生长因子，促进神经存活和分化）的释放。该策略为卒中后组织再生提供了模块化、临床可应用的平台。

主要技术方法：研究人员将人iPSC（Zan11细胞系，由加拿大UBC Zandstra实验室提供；来源于人脐带血CD3⁺ T细胞重编程并稳定表达GFP）定向分化为NPCs；合成透明质酸-酮（HAK，酮基修饰的透明质酸）和透明质酸-醛（HAA，醛基修饰的透明质酸），与聚乙二醇四氧胺（PEGOA4，四臂聚乙二醇-氧胺交联剂）交联形成HA-肟（HAO，基于肟键交联的透明质酸水凝胶）水凝胶，并掺入层粘连蛋白（2 mg/mL）制成HAO-lam；合成硫醇化甲基纤维素（MC-SH，硫醇修饰的甲基纤维素）与马来酰亚胺修饰的SH3结合肽偶联，再与PEG-双马来酰亚胺交联形成XMC（化学交联甲基