借助干细胞进行神经修复

研究人员联手创造了一种新的手术修复受损周围神经的方法，这种方法依赖于牙龈来源的间充质干细胞的多功能性。

　　

面对修复面部或口腔的主要神经损伤，熟练的外科医生可以从胳膊或腿上取下一根神经，用它来恢复原始创伤部位的运动或感觉。这种方法被称为神经自体移植，是神经修复的标准治疗方法，但也有其缺点。除了会对之前未受伤的身体部位造成损害，这种手术并不总是能使完整的、功能性的神经再生，尤其是对更大的损伤。

科学家和临床医生最近一直在使用一种不同的策略来再生功能性神经，包括商业可用的支架来指导神经生长。在实验方法中，这些支架被注入生长因子和细胞以支持再生。但到目前为止，这些努力还没有完全成功。由于未能诱导大量再生轴突穿过移植物，然后充分成熟并再生髓鞘(周围神经的绝缘材料，使其快速有效地放电)，恢复可能会失败。

在npj再生医学杂志上分享的一种引导神经修复的创新方法中，宾夕法尼亚大学的团队诱导人类牙龈源性间充质干细胞(GMSCs)生长施旺样细胞，这是外周神经系统的前再生细胞，产生髓磷脂和神经生长因子。目前的研究表明，在动物模型中，将这些细胞注入支架并使用它们来指导面神经损伤的修复具有与自体移植相同的效果。

”而非自体,导致不必要的发病率,我们想创建一个生物方法和使用干细胞的再生能力,”安勒说,这项研究的资深作者、椅子和口腔颌面外科学系的教授/药理学在宾夕法尼亚大学牙科学院的医学。“能够以这种方式重建神经细胞确实是一个新的范例。”

十多年来，勒的实验室率先使用骨髓基质干细胞治疗几种炎症性疾病，并使各种类型的颅面组织再生。牙龈组织易于提取和快速愈合，提供了一个可接近的来源的GMSCs。事实上，牙龈组织经常在常规牙科手术中被丢弃。Le说，骨髓基质干细胞帮助神经再生的潜力部分归功于细胞的共同谱系。“从胚胎学的角度来看，我们知道颅面组织和神经一样来源于相同的神经嵴祖细胞，”Le说。“这就是这个系统的魅力所在。”

勒和他的同事领导的Qunzhou张,现在教员宾夕法尼亚大学牙科医学能够应用他们之前的理解业务成长在胶原基质使用特定条件,鼓励细胞生长更像雪旺细胞,细胞的身份确认和多种遗传标记。

“我们观察到这个非常有趣的现象，”Le说，“当我们改变基质密度并将细胞三维悬浮时，它们变得更具有神经嵴特性，就像雪旺细胞一样。”

为了推进这项工作，勒联系了佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine)的D.凯西·卡伦(Kacy Cullen)，她是一名从事神经修复工作已有15年的生物工程师。Cullen和他的同事们在制造和测试神经支架材料方面有专长。

利用商业上可获得的用于神经生长的支架，研究人员将细胞引入胶原蛋白水凝胶中。“这些细胞迁移到神经移植物中，形成一片雪旺细胞，”Le说。“通过这样做，它们形成了功能化的神经引导，在损伤留下的间隙中引导轴突的生成。”

Cullen说:“让宿主雪旺细胞遍布整个生物支架，你基本上接近自然神经修复。”事实上，当Le和Cullen的团队合作将这些移植物植入有面部神经损伤的啮齿动物体内，然后测试结果时，他们看到了功能性修复的证据。与接受“空”移植的动物相比，这些动物面部下垂的情况更少，神经传导也得到了恢复。移植后的干细胞也能在动物体内存活数月。

他说:“接受了充满注入细胞的神经导管的动物，其表现与接受自体移植修复的那组动物相匹配。”“当你能够在不进行第二次自体移植手术的情况下达到金标准手术的效果时，这无疑是一项需要进一步研究的技术。”

虽然目前的研究工作是修复神经上的一个小缺口，但研究人员的目标是继续改进方法，试图修复更大的缺口，因为口腔癌需要手术切除肿瘤时，经常会出现这种情况。卡伦说:“这个领域迫切需要所谓的‘活支架’来指导再生。”

勒指出，这种方法将使口腔癌或面部创伤患者有机会使用自己的组织来恢复运动功能和感觉，并在修复后有美容改善。

虽然Le的团队专注于头部和颈部，但对该模型的进一步研究可能也会转化为身体其他部位的神经修复。她说:“我希望我们能继续把它推向临床应用。”

Journal Reference:

1. Qunzhou Zhang, Phuong Nguyen, Justin C. Burrell, Jincheng Zeng, Shihong Shi, Rabie M. Shanti, Grace Kulischak, D. Kacy Cullen, Anh D. Le. Harnessing 3D collagen hydrogel-directed conversion of human GMSCs into SCP-like cells to generate functionalized nerve conduits. npj Regenerative Medicine, 2021; 6 (1) DOI: 10.1038/s41536-021-00170-y