[发明专利]一种用于修复脊髓损伤的类脊髓样组织的构建

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于修复脊髓损伤的类脊髓样组织的构建，尤其是一种周围含有类白质样结构和中央含有类灰质样结构的类脊髓样组织构建方法。 

背景技术

在脊髓损伤修复的研究领域，联合利用干细胞、神经营养因子和生物材料已经展示了令人鼓舞的成果。然而，目前的联合治疗策略或单一地强调替代神经元的作用，或单一的强调移植的成髓鞘细胞的修复作用。这些对于脊髓损伤的功能修复而言都是不够的。我们的前期研究基于脊髓损伤后大量丢失的神经元和成髓鞘细胞。应用过表达神经营养素-3(neurotrophin-3，NT-3)的施万细胞(Schwann cells，SCs)和过表达NT-3受体TrkC的神经干细胞(neural stem cells，NSCs)在三维明胶海绵支架中构建了有大量的可替代神经元，具有良好的突触形成潜能的，和有大量的成髓鞘细胞，具有良好的成髓鞘潜能的人工神经网络。该干细胞源性神经网络移植到大鼠脊髓全横断损伤处，不但能够提供丰富的神经营养因子促进宿主神经再生，移植的干细胞源性神经元还能与宿主神经网络良好地整合。成髓鞘细胞不仅能在体外包绕神经突起形成髓鞘，在体内也能形成大量髓鞘包绕移植神经元和宿主神经元的轴突，通过良好的成髓鞘潜能更进一步修复脊髓损伤[Lai BQ，et al.The integration of NSC-derived and host neural networks after rat spinal cord transection.Biomaterials，2013，34：2888；Lai BQ，et al.Graft ofa tissue engineered neural scaffold serves as a promising strategy to restore myelination after rat spinal cord transection.Stem Cells Dev，2014，23：910]。 

脊髓损伤后，睫状神经营养因子(ciliary neurotrophic factor，CNTF)能够作为少突胶质细胞的保护因子，促进少突胶质细胞的存活和形成髓鞘。有研究表明，CNTF可以促进少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cells，OPCs)的存活、分化、成熟，并在再生的轴突上形成髓鞘结构[Mayer M，et al.Ciliary neurotrophic factor and leukemia inhibitory factor promote the generation，maturation and survival of oligodendrocytes in vitro.Development，1994，120：143]。 

然而，目前我们仍面临着脊髓损伤修复还没有解决好的关键科学问题：即前期构建的干细胞源性神经网络中，神经元和髓鞘形成细胞的分布是随意和无序的，这有可能导致再生的神经纤维不能快速、准确地与移植的神经网络进行整合，或髓鞘形成细胞不能更有效地包绕需要髓鞘化的神经元轴突。为此，我们设想：模拟正常脊髓组织结构一灰质在内、白质在外，在体外构建一种类脊髓样组织。拟将这种类脊髓样组织移植入脊髓全横断损伤处，按照白质对应白质、灰质对应灰质的配对方式整合到宿主神经网络中，更好地修复脊髓结构和功能。 

发明内容

目前，在国内、外尚未见有文献资料报道用于修复脊髓损伤的类脊髓样组织的构建，尤其是一种周围含有类白质样结构和中央含有类灰质样结构的类脊髓样组织构建方法。本发明的目的是想克服现有临床上治疗脊髓损伤所用的方法上的不足，应用我们自行构建的类脊髓样组织治疗脊髓创伤性疾病，更好地促进受损伤脊髓再生和功能修复。 

本发明的基本方案包括：这种类脊髓样组织是以圆柱体的多孔隙明胶为主体支架，分别由周围和中央两部分的明胶结构装配而成。周围部分的明胶结构是一种圆环状的支架(圆环外直径为3mm、圆环壁厚度为0.5mm、圆环高度为2mm)，用来种植睫状神经营养因子(CNTF)基因修饰的少突胶质前体细胞(OPCs)；中央部分的明胶结构是一种圆柱体的支架(圆柱体直径为2mm、高度为2mm)，用于种植神经营养素-3(NT-3)基因及其受体TrkC基因修饰的的神经干细胞(NSCs)。应用时，将其移植到成年大鼠脊髓全横断损伤处。