中大新聞網訊（通訊員張玉琦）近年來，由于合成生物技術的發展，已有釆用合成的腦類器官、脊髓類器官和脊髓類組織修復中樞神經的研究報道，但是缺少有關設計合成用于修復周圍神經缺損的類器官/類組織的文獻。因此, 本研究遵循組織工程模擬設計理念，采用合成生物技術在含有天然均勻縱向通道的脫細胞視神經(decellularized optic nerve，DON)支架內負載過表達神經營養素-3(neurotrophin-3，NT-3)的基因工程雪旺細胞(Schwann cells, SCs)，在體外模擬周圍神經組織結構制造一種富集層黏連蛋白(laminin, LAM 或 LN)和NT-3等生物活性因子的周圍神經類組織(peripheral nerve tissueoid, PNT)，然后將其移植到坐骨神經的缺損處，試圖誘導含有LAM或 LN受體和NT-3受體的神經元軸突在其中縱向穿越再生長，恢復坐骨神經的功能，并且探討PNT移植物誘導坐骨神經再生的作用機制。

為了驗證上述設想，中山學院曾園山教授、 附屬第一醫院許揚濱教授和朱昭煒副主任醫師、附屬第三醫院何波副主任醫師和廣東省人民醫院李戈副研究員聯合團隊在坐骨神經缺損處移植PNT，結果表明，基于合成生物技術的PNT移植可以修復缺損的坐骨神經組織結構恢復癱瘓后肢的感覺和運動功能, 這時空可能涉及誘發NT-3與受體TrkC細胞以及層黏連蛋白與受體整合素aVβ6軸突互作與信號轉導的PNT在促進神經元軸突靶向再生中的趨化、黏附和內在驅動機制。該研究成果《Transplantation of peripheral nerve tissueoid based on a decellularized optic nerve scaffold to restore rat hindlimb sensory and movement functions》近日在線發表在Biomaterials國際生物材料TOP期刋上。

檢測PNT的結果表明，其中的DON縱向通道管壁獨特的生物活性基質成分LAMC3或LN，能夠通過與基因工程雪旺細胞(NT-3-SCs)分泌的NT-3結合，形成一種富集NT-3沉積區域。位于PNT的NT-3-SCs亦可以通過其細胞表面的NT-3受體TrkC結合自分泌的NT-3: 一方面促使NT-3-SCs能夠更好地定植在沉積NT-3的區域內，形成一種PNT的動態生物活性龕位; 另一方面NT-3與TrkC(配體與受體)的互作進一步激活NT-3-SCs更好地存活并分泌多種神經營養因子，形成誘導神經元軸突集束再生長的微環境和結構基礎。

將上述的PNT移植到大鼠坐骨神經缺損處，術后動物存活8周。通過對動物的行為學測試和神經相關組織及其功能檢測，結果顯示，PNT移植組的坐骨神經指數、患肢旋轉角度和機械痛覺敏感度測試值接近于自體周圍神經移植組，與其它移植對照組比較均有明顯的改善。神經相關組織檢測表明，與其它移植對照組比較，PNT移植組能夠促使再生軸突較快穿越坐骨神經缺損/移植處到達靶組織并重新形成髓鞘，從而改善由于失去神經支配的靶皮膚以及肌肉組織的感覺和運動功能。順行和逆行示蹤神經組織表明，無論在PNT移植物內還是在坐骨神經缺損/移植處的遠端，腺相關病毒(AVV)標記的背根節(DRG)神經元及其再生的降鈣素基因相關肽陽性軸突均能夠特異性表達TrkC。

將PNT移植組和單純DON移植組支配后肢坐骨神經缺損/移植側的DRG進行轉錄組學檢測，分析其神經元軸突再生的潛在分子作用機制。結果揭示PNT移植物在坐骨神經缺損/移植處提供生物物理橋接誘導DRG神經元軸突再生長的基礎上，其中的基因工程雪旺細胞分泌的NT-3富集在縱向通道管壁層黏連蛋白(LN或LAMC3)上，這兩種蛋白分子分別誘導DRG神經元及其軸突表達與它們相結合的受體TrkC和整合素aVβ6(Integrin aVβ6) (示意圖)，由此激活神經元與內在驅動軸突再生相關的PI3K/AKT信號通路，提升軸突長距離再生的效能。

示意圖顯示: (1) PNT通道管壁上的LN或者LAMC3可以與NT-3結合，形成一種富集NT-3沉積區域，這有利于表達TrkC的基因工程雪旺細胞(NT-3-S)定植生長及其在再生軸突上形成髓鞘的生態位。(2) PNT持續分泌的NT-3可以促使表達TrkC的神經元軸突向坐骨神經缺損/移植處延伸，這時空可能涉及NT-3與TrkC以及LAMC3與整合素aVβ6的配體與受體相互作用。

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39531746/