Nature方法学：细胞再生新技术

　　

生物通报道  每周在他的诊所里，密歇根大学的神经病学家Joseph Corey博士治疗着许多因疾病或损伤导致神经元死亡或萎缩的患者。

他看着患者的痛苦，能力丧失以及神经破坏性疾病导致的其他影响，希望能为患者提供相比现有的更为有效的治疗，或是能再生他们的神经。在弗吉尼亚州安阿伯医疗系统（VAAAHS），他领头的实验室正在为这一确切的目标而努力。

在近期发表的几篇论文中，Corey以及密歇根大学、VAAAHS和加州大学旧金山分校的同事们报告称他们成功地开发了一种聚合物纳米纤维技术了解了神经形成的机制，损伤后无法再连接的原因，以及如何能够防止或延缓损伤。

采用比人的毛发还细的聚合物纳米纤维作为支架，研究人员诱导一种特异的脑细胞包绕这一模拟身体内神经的形状和大小的纳米纤维。

无需常规方法必要的轴突，研究人员采用这一纳米纤维促成了髓鞘形成——一个保护性覆盖层防护较大的神经细胞免受损伤。他们看到称作髓鞘的多层保护性物质开始形成，就像在体内的情形。与他们的协作者、加州大学旧金山分校的Jonah Chan研究小组一起，作者们将这一研究成果报告在了《自然方法》（Nature Methods）杂志上。

研究涉及了少突神经胶质细胞，它充当着神经元——这一中枢神经系统“明星”的配角。没有少突神经胶质细胞，中枢神经系统神经元无法有效地传递电信号，控制从肌肉运动到大脑功能等一切事物。此外，少突神经胶质细胞是一类常常受到多发性硬化症影响的细胞，髓鞘丧失是这一衰弱性疾病的标志。

研究人员还确定了支持这一过程的纳米纤维的最佳直径，为解答一些神经有髓而另一些没有这一问题提供了重要的新线索。

尽管还没有在培养皿中生成完全功能性的神经，研究人员认为他们的工作为研究神经及测试治疗可能性提供了一条新途径。Corey和同事们说这一细纤维是研究工作获得的成功的关键。

“如果它和神经元的长度及直径相同，神经细胞就会跟随它，按照它来塑形和定位。基本上，这些纤维与神经元相同大小，”他说。

他们还致力确定了将少突神经胶质细胞附着到神经元狭长轴突上的因子。通过将特殊的分子附着到纳米纤维上，Corey和他的同事希望能够更多地了解这一过程的作用机制，以及在神经发育不良引起的疾病中什么出现了错误。

他说：“针对多发性硬化症，我们应该做的是促进神经再生成髓鞘。另一方面，对于创伤引起的神经损害，我们需要促进再生。”

此外，也可利用这一纳米纤维技术来研究雪旺氏细胞包绕的周围神经。该系统还可用于研究神经形成过程中及之后不同类型细胞的相互作用。

为了生成新神经，Corey实验室现与耳鼻咽喉学副教授R. Keith Duncan博士展开了协作。在发表于《Biomacromolecules》杂志上的研究中，他们发现在Corey实验室生成的排列纳米纤维上培养干细胞，它们更有可能形成神经元。研究人员希望最终利用这一技术来构建来自干细胞的新神经，并引导它们连接大脑受损部位和肌肉。

最终，Corey设想或许能在实验室环境下沿纳米纤维培养神经，然后将它们移植到患者体内，在体内这些纤维会安全的降解。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A culture system to study oligodendrocyte myelination processes using engineered nanofibers

Current methods for studying central nervous system myelination necessitate permissive axonal substrates conducive to myelin wrapping by oligodendrocytes. We have developed a neuron-free culture system in which electron-spun nanofibers of varying sizes substitute for axons as a substrate for oligodendrocyte myelination, thereby allowing manipulation of the biophysical elements of axonal-oligodendroglial interactions. To investigate axonal regulation of myelination, this system effectively uncouples the role of molecular (inductive) cues from that of biophysical properties of the axon. We use this method to uncover the causation and sufficiency of fiber diameter in the initiation of concentric wrapping by rat oligodendrocytes. We also show that oligodendrocyte precursor cells display sensitivity to the biophysical properties of fiber diameter and initiate membrane ensheathment before differentiation. The use of nanofiber scaffolds will enable screening for potential therapeutic agents that promote oligodendrocyte differentiation and myelination and will also provide valuable insight into the processes involved in remyelination.