中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員巫林平團隊與華中科技大學協(xié)和醫(yī)院教授孫家明團隊合作，成功構建一種微納結構與力學性能可調(diào)控的多孔氣凝膠庫，揭示了仿生三維微環(huán)境的孔隙結構與力學強度對人源誘導多能干細胞（hiPSCs）來源的運動神經(jīng)前體細胞（MNPs）譜系命運調(diào)控作用和關鍵分子機制，并驗證了其在脊髓損傷修復中的功能再生潛力。相關成果近日發(fā)表于《今日材料-生物》（Materials Today Bio）。
具有不同多孔結構和力學性能的氣凝膠庫調(diào)控運動神經(jīng)元分化的研究示意圖。研究團隊供圖
在脊髓損傷微環(huán)境中，外源細胞移植常面臨生存率低、分化譜系不穩(wěn)定和功能整合效率不足等挑戰(zhàn)。針對這些問題，研究團隊通過精確調(diào)控氣凝膠支架的孔徑分布（范圍10–100 μm）與彈性模量（范圍0.1-1.0 kPa），獲得一系列具有不同拓撲結構及力學特性的三維仿生凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，孔徑20 μm且模量0.4 kPa的仿生支架適配MNPs存活、軸突定向生長及ChAT+運動神經(jīng)元（MNs）分化，揭示了物理微環(huán)境在干細胞調(diào)控神經(jīng)分化過程中的主導作用。機制研究顯示，仿生材料可通過激活Yes相關蛋白（YAP）的核轉位驅動MNs分化，而抑制YAP信號則會阻斷該促進作用，進一步證實YAP介導的機械信號感應是該仿生體系調(diào)控MNs命運的關鍵途徑。
該研究證實，仿生凝膠通過微納結構與力學性能的協(xié)同調(diào)控，在脊髓損傷區(qū)域有效招募宿主內(nèi)皮細胞并顯著抑制炎癥級聯(lián)反應。通過重塑支持神經(jīng)發(fā)生的微環(huán)境，顯著提高了移植MNP的存活率及功能性MN的定向分化與成熟。此外，仿生凝膠進一步通過促進脊髓組織結構的重建，從而支持局部神經(jīng)環(huán)路的恢復，并最終顯著改善了脊髓損傷小鼠的后肢運動功能。
該研究為脊髓損傷修復領域提供了一種結合仿生材料與細胞治療的協(xié)同新策略。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.102404
本文鏈接：支架物理微環(huán)境調(diào)控運動神經(jīng)元再生修復脊髓損傷http://m.sq15.cn/show-11-27803-0.html
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