[發明專利]一種用于修復脊髓損傷的人工神經網絡樣導管的構建

有效

• 申請號: 201010506133.8
• 申請日: 2010-10-13
• 公開（公告）號: CN102008360A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 曾園山;曾湘
• 申請（專利權）人: 中山大學;廣州中大中山醫科技開發有限公司
• 主分類號: A61F2/04
• 分類號: A61F2/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于修復脊髓損傷的人工神經網絡樣導管的構建方法，尤其是一種具有功能的用多孔隙明膠海綿圓柱體支架構建的人工神經網絡樣導管的方法及其應用。?

背景技術

中樞神經損傷如嚴重的脊髓創傷主要表現為截癱和四肢癱，目前還沒有行之有效的治療方法。現在認為，不可能依賴受損傷脊髓自身神經元之間在全橫斷處形成突觸來修復神經傳導通路。需要通過移植成體干細胞、誘導性多潛能干細胞和胚胎干細胞等方式在脊髓損傷處形成新的神經元，由此建立突觸聯系。為了實現這種實驗性治療目標，通常需借助組織工程技術構建一種含有干細胞的可降解生物導管，在此基礎上構建成一種具有神經傳導功能的人工神經網絡樣導管，用于橋接脊髓全橫斷損傷處，起到修復受損傷的神經通路中繼站作用。?

在脊髓損傷中，生物組織工程材料作為移植細胞或作為具有保護神經元和促進其軸突再生作用的活性因子的載體，被用于治療脊髓損傷而逐漸引起人們的關注。組織工程材料具有天然來源生物材料和可降解高分子合成材料。1.天然來源生物材料包括明膠，膠原和海藻酸鹽等等，它們能在一定程度上促進脊髓結構和功能的恢復。由于天然材料支架本身結構的無序性和機械性能較差，雖然在體外觀察到比較理想的實驗結果，但要移植到體內起導向軸突再生作用會有困難。2.可降解的高分子材料最大的優點是生物相容性好，降解產物易于被吸收而不產生炎癥反應。可降解的高分子材料以多通道生物多聚體材料---聚左旋乳酸(poly?D，L-lactic?acid，PLLA)和聚乳酸-聚羥基乙酸共聚物(poly?D，L-lactic-co-glycolic?acid，PLGA)為代表。但是，這種材料在用于體內神經損傷修復的實驗中，發現當它降解之后會產生酸性物質等。?

天然生物材料做成的凝膠、明膠海綿和膠原海綿，或者用可降解高分子合成材料做成的導管，都可用于橫斷性脊髓損傷修復。凝膠能夠在脊髓損傷空洞處起填充作用，促進軸突再生，減少星形膠質細胞增生形成的疤痕。但是，它不能較好地介導再生軸突穿越損傷區域，尤其是缺乏機械強度。明膠海綿和膠原海綿具有凝膠的優點，且能夠方便承載活性物質，但其機械強度不高。高分子合成材料導管最大的優勢是在于它有一定的機械強度，能夠起到橋接作用，但有些導管在降解之后產生的酸性物質對鄰近細胞有損害作用。?

用基因修飾細胞移植治療中樞神經系統(CNS)損傷是目前研究的熱點之一，但所運用的多是神經生長因子(NG?F)、腦源性神經營養因子(BDNF)和神經營養素-3(NT-3)等神經營養因子基因。現已證明NGF主要作用于感覺神經元，對運動神經元作用不明顯，而BDNF作用的神經元類型范圍較窄小。許多研究認為，NT-3對神經元的發育、分化以及對受損傷中?樞神經元的存活及其軸突再生有重要作用。有研究還證實，NT-3對脊髓損傷處皮質脊髓束神經纖維的再生有明顯的促進作用，這也在我們先前的研究中得到了驗證。?

有研究表明，NT-3介導的ERK信號通路能夠導致神經干細胞(NSCs)分化為神經元，因為應用ERK抑制劑后NSCs源性神經元明顯減少。但作者并沒有顯示這些NSCs源性神經元之間形成連接，這可能與NSCs沒有足夠數量的NT-3受體(TrkC)有關。一般認為，當NT-3與NSCs胞膜上TrkC結合，使其胞質區的酪氨酸被磷酸化，激活ERK信號通路，導致一系列的蛋白磷酸化，從而使NSCs向神經元分化。因此我們認為，過表達TrkC的NSCs在NT-3的作用下更多地分化為神經元，并相互間形成突觸連接，就有可能促使NSCs源性神經元存活較長時間。?

對CNS的損傷或病變部位應用細胞替換，是近年來新發展的一種細胞治療策略。研究表明，在發育中或成年的CNS內植入胚胎神經組織，通過其中的神經干細胞或分裂后的年幼神經元替換病傷死亡的神經元，并重建神經通路及其功能。胚胎或新生動物的NSCs數量較多，且組織免疫原性較低，用于移植后不易被宿主排斥。我們已經從新生動物的大腦組織中分離出具有多潛能的NSCs，用膠原網架吸附后移植到全橫斷或半橫斷脊髓的損傷處，觀察到它們能在宿主內存活、遷移并可分化為神經元。但在這種條件下，移植的NSCs分化為神經膠質細胞的占多數，僅少數分化為神經元。因此，我們還將NSCs與雪旺細胞一起移植，發現分化成神經元的數量增多，有些神經元還長出較長的神經突起，甚至有些屬于膽堿能神經元，提示雪旺細胞可促進NSCs分化為神經元，這可能與雪旺細胞分泌的神經營養因子有關。但自體NSCs的取材較為困難，不便于臨床應用。因此，人們試圖找到一種來源更方便的自體成體干細胞進行體內移植。?