[发明专利]一种少突胶质前体细胞定植构成的类中枢神经白质组织

说明书

一种少突胶质前体细胞定植构成的类中枢神经白质组织。采用干细胞和组织工程的先进技术，由支持少突胶质前体细胞定植及其谱系发育的三维细胞外基质支架负载少突胶质前体细胞后，在体外经过组织化培养构建而成。其中，少突胶质前体细胞可来源多种类型干细胞，可对其进行神经营养因子基因的修饰，使之具备主动改善中枢神经损伤后微环境的潜能。细胞外基质支架来源于去细胞后的中枢神经组织，可为所负载的少突胶质谱系细胞提供原生态的微环境，同时可为神经元轴突的再生和成髓鞘提供导向。本发明的类中枢神经白质组织可作为体外类神经组织模型用于神经药物筛选或者神经科学研究，或用于中枢神经白质组织的病损修复，促进神经再生及其髓鞘化。

技术领域

本申请属于生物组织工程技术领域，尤其是涉及一种少突胶质前体细胞定植构成的类中枢神经白质组织，是由少突胶质前体细胞和支撑少突胶质前体细胞定植及其谱系发育的3维细胞外基质支架在体外培养形成的含有活细胞的、仿生构建的类中枢神经白质组织。

背景技术

中枢神经系统损伤修复的主要难题之一在于损伤处形成不利于神经再生的微环境，如果神经元轴突(神经纤维)没有很好的桥梁引导将容易在损伤处混乱再生和相互缠绕，无法连接其靶神经元，最终面临轴突的回缩和溃变；同时，如果再生的轴突无法像正常中枢神经白质一样恢复被髓鞘包绕的状态，也很难实现真正的神经传导功能修复。因此中枢神经损伤后，促进和引导神经纤维再生及重新找到靶神经元并使再生的轴突实现髓鞘化，这对于修复中枢神经的结构和功能至关重要。基于以上背景，构建一种具有定向引导和促进轴突再生和髓鞘化功能的组织工程类中枢神经白质组织将成为中枢神经损伤修复的关键。一种少突胶质前体细胞定植构成的类中枢神经白质组织主要包括了少突胶质前体细胞和支撑少突胶质前体细胞定植及其谱系发育的三维(3D)含有细胞外基质的支架，以及仿生3D培养和组织构建。

诸多研究表明，相对于胶原、明胶、壳聚糖等单一成分的生物材料，神经组织(如坐骨神经或者脊髓组织)脱细胞后的细胞外基质蛋白能为神经元轴突提供更多促再生信号。材料的成分越接近中枢神经的细胞外基质组成，越有利于为损伤的中枢神经提供稳定的促再生微环境。因此，我们将研究聚焦于中枢神经来源的视神经、大脑白质和大脑胼胝体经过脱细胞后形成的含有细胞外基质的支架材料。蛋白质组学研究表明，视神经、大脑白质和大脑胼胝体由于其本身就是主要由少突胶质细胞和神经纤维等组成的中枢神经组织，在去细胞后，仍然能够保留少突胶质细胞谱系迁移、定植和发育原生态的微环境，适宜作为类中枢神经白质组织的仿生构建的细胞外基质支架材料。其中，视神经由少突胶质细胞形成髓鞘包绕直行生长的神经纤维等组成，来自软脑膜的结缔组织隔膜将视神经内的神经纤维均匀分为许多圆形或多角形神经束。去细胞视神经的细胞外基质具有天然的直行通道和横向孔道，不但具备很大的可负载种子细胞的表面积，能够负载少突胶质前体细胞，促进其谱系的发育，还能够很好地为中枢神经轴突的直行再生提供结构和功能基础。另外，中枢神经组织去细胞后形成的细胞外基质支架也可以制备成水凝胶或是作为3D打印的生物墨水成分，打印成具备特定形状的支架再用作类中枢神经白质组织的仿生构建。

其次是种子细胞和神经营养因子的选择。采取将多能干细胞、胚胎干细胞或成体干细胞在体外预诱导为少突胶质前体细胞的构建类中枢神经白质组织的策略，使得类中枢神经白质组织的构建和应用具有多种类型种子细胞的可选择范围，能够适用于体外类中枢神经白质组织模型的神经药理和神经发育研究，也适用于不同种类的中枢神经损伤修复研究，如视神经损伤修复，脊髓损伤修复和大脑白质损伤修复等。

一种少突胶质前体细胞定植构成的类中枢神经白质组织对中枢神经损伤后修复的价值在于少突胶质前体细胞不但可以分化为成熟少突胶质细胞，并具有包卷神经纤维(神经元轴突) 形成髓鞘的功能，还可以作为神经营养因子的载体，过表达神经营养素-3(NT-3)、睫状神经营养因子(CNTF)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、脑源神经营养因子(BDNF)、成纤维细胞生长因子(FGF)或胰岛素样生长因子(IGF)等基因，主动改造中枢神经损伤处不利于神经再生的微环境，营造促进移植细胞存活的微环境。在上述的神经营养因子中，NT-3是被诸多研究证实同时具备促进神经纤维再生和促进少突胶质细胞存活及其成髓鞘的因子。