摘要：外周神经损伤（Peripheral nerve injury, PNI）修复一直是医学领域的挑战。尽管自体神经移植是修复神经缺损的黄金标准，但其供体部位的损伤难以避免。

外周神经损伤（Peripheral nerve injury, PNI）修复一直是医学领域的挑战。尽管自体神经移植是修复神经缺损的黄金标准，但其供体部位的损伤难以避免。

中山大学人体组织工程重点实验室Yuan-Shan Zeng等在Biomaterials发表研究文章“Transplantation of peripheral nerve tissueoid based on a decellularized optic nerve scaffold to restore rat hindlimb sensory and movement functions“。该研究旨在通过构建基于脱细胞视神经支架（decellularized optic nerve, DON）和NT-3传递系统的外周神经组织样（peripheral nerve tissueoids, PNT），探索其在促进神经再生中的新机制。（本研究所用AAV-NT-3-GFP病毒产品由维真生物助力提供！感染施旺细胞MOI=200）

文章主要内容

研究团队精心利用猪源视神经和坐骨神经制备了脱细胞支架，并通过扫描电镜（SEM）观察了其超微结构（图1）。DON支架展现出均匀的孔道结构，这种结构有利于神经纤维的定向生长；而坐骨神经脱细胞支架（DSN）则呈现出不规则的导管状结构。

图1：DON（a）和DSN（b）支架在扫描电镜下的微观结构。DON具有均匀分布的孔道结构，有利于神经纤维的定向生长；而DSN则呈现出不规则的导管状结构。

为了深入理解DON和DSN的生化特性，研究团队进行了深入的蛋白质组学分析（图2）。分析结果显示，DON特有高表达的COL4A6和LAMC3蛋白在神经再生中发挥着关键作用。

图2：DON和DSN的差异表达蛋白热图 通过热图形式展示了DON和DSN之间差异表达的蛋白质。其中，COL4A6和LAMC3等关键蛋白在DON中高表达，这些蛋白对神经再生具有重要作用。

在PNT的构建过程中，研究团队将过表达NT-3的雪旺细胞（SCs）接种到DON支架上。通过体外培养验证，PNT的结构和功能均表现出完整性。在PNT中，LAMC3能与NT-3结合形成富集区，有效促进TrkC阳性SCs的定植和神经纤维的生长（图3）。

图3.PNT中LAMC3与NT-3的相互作用: 在PNT中，LAMC3作为基底膜的主要成分之一，能与NT-3结合形成富集区。这种相互作用不仅促进了NT-3的局部富集，还为TrkC阳性SCs提供了理想的生长环境，从而有效促进了神经纤维的再生。

PNT通过趋化、粘附和内在驱动三重机制促进神经再生：NT-3通过结合TrkC受体吸引轴突生长，LAMC3增强轴突粘附能力，而NT-3/TrkC和LAMC3/整合素aVβ6的相互作用则激活了PI3K-AKT信号通路，进一步刺激神经元内在的再生能力。

研究团队通过步态分析、机械痛觉敏感性测试和电生理检查等方法全面评估了PNT在修复大鼠坐骨神经损伤中的效果。结果显示，PNT移植组大鼠的步态、感觉功能和运动神经传导速度均接近正常对照组和自体神经移植组，显著优于其他移植组。

该团队通过组织学观察进一步证实了PNT在促进神经再生方面的优异表现。PNT移植组大鼠坐骨神经中再生神经纤维数量多、排列整齐且髓鞘形成良好；同时，肌肉湿重比、肌纤维直径和数量等指标也表明PNT移植能显著减少目标肌肉萎缩（图4）。

图4：PNT移植后神经再生与肌肉恢复情况。在PNT的作用下，受损的神经纤维得到有效再生并形成完整的髓鞘结构；同时，目标肌肉也得到了良好的恢复，避免了萎缩的发生。

通过逆行追踪和前行追踪实验，研究团队还发现PNT移植能促进运动神经纤维从脊髓前角再生至移植区域，并能引导感觉神经纤维从背根神经节（DRG）再生至足部皮肤，从而实现神经路径的重建（图5）。

图5：PNT移植后神经路径重建。在PNT的作用下，运动神经纤维和感觉神经纤维分别实现了从脊髓前角和DRG向目标区域的再生和投射，从而恢复了神经功能的完整性。

转录组分析揭示了PNT移植后DRG中趋化因子信号通路、ECM-受体相互作用及PI3K-AKT信号通路的激活情况。这些通路的激活与PNT促进神经再生的机制相吻合，进一步证实了PNT的有效性。

总结展望

该研究首次将DON支架与过表达NT-3的雪旺细胞结合，构建了高度仿生的PNT。PNT在促进神经再生、减少供体损伤等方面展现出显著优势，具有广阔的临床应用前景。随着材料科学和基因编辑技术的不断进步，PNT有望在临床应用中发挥更大的作用，为神经损伤患者带来福音。

参考文献：

Zhu ZW, Li G, Wu GG, Zhang YJ, Bai YR, Lai BQ, Ding Y, Zeng X, Ma YH, Liu S, Wang R, Liang JH, Xu YB, He B, Zeng YS. Transplantation of peripheral nerve tissueoid based on a decellularized optic nerve scaffold to restore rat hindlimb sensory and movement functions. Biomaterials. 2024 Nov 6;315:122949. doi: 10.1016/j.biomaterials.2024.122949. Epub ahead of print. PMID: 39531746.

brainnews创作团队

来源：科学冲锋号