Cell Stem Cell | 戴建武/赵燕南阐明脊髓发育早期微环境对神经再生的作用

2024-04-03

细胞疗法

引言与成人脊髓组织相比，新生儿脊髓组织在损伤后表现出显著的再生能力，但细胞外基质(ECM)在这一过程中的作用仍然难以捉摸。2024年4月1日，中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武及赵燕南共同通讯（孙政为第一作者）在Cell Stem Cell 在线发表题为“Harnessing developmental dynamics of spinal cord extracellular matrix improves regenerative potential of spinal cord organoids”的研究论文，该研究发现，与成年脊髓相比，早期发育的脊髓具有较高水平的与神经发育和轴突生长相关的ECM蛋白，但抑制性蛋白聚糖较少。新生儿(DNSCM)和成年(DASCM)兔的脱细胞脊髓ECM保留了这些差异。DNSCM比DASCM更能促进神经祖细胞(NPCs)的增殖、迁移和神经元分化，促进脊髓类器官轴突生长和再生。DNSCM中的多营养蛋白(PTN)和腱蛋白(TNC)被确定为这些能力的贡献者。此外，在脊髓损伤(SCI)模型中，DNSCM作为NPCs和类器官的递送载体表现出优异的性能。这表明来自早期发育阶段的ECM线索可能显著促进脊髓突出的再生能力。脊髓损伤(SCI)导致运动和感觉功能丧失，严重影响患者的生活质量。成年哺乳动物在脊髓损伤后具有有限的神经再生能力，导致永久性功能障碍。成人中枢神经系统(CNS)再生的失败是由于外部抑制分子、神经元缺乏内在再生能力和生长促进因子的缺乏。相反，某些新生哺乳动物组织在受伤后表现出强大的自我修复能力。驱动新生儿再生的可能机制涉及祖细胞、细胞外基质(ECM)、免疫调节和其他因素。研究人员在几十年前就发现了新生儿脊髓的再生潜力，尽管其确切机制尚不清楚。以前，公认的中枢神经系统再生障碍是由髓磷脂相关蛋白和瘢痕相关分子组成的抑制生态位。然而，减弱抑制分子在脊髓损伤修复中并没有产生令人满意的结果。在2022年，Li等人发现新生小鼠的无疤痕脊髓修复是由小胶质细胞分泌的ECM纤维连接蛋白(FN)实现的它强调了新生儿脊髓环境ECM对组织再生的重要性。模式图（Credit: Cell Stem Cell）ECM对细胞活力至关重要，提供结构支持和调节信号转导。ECM的组成在不同的发育阶段和病理条件下是不同的。这可能是新生儿和成人在再生能力上存在差异的原因早期发育阶段的ECM可以有效地指导成人组织再生。例如，新生儿心脏ECM诱导心肌细胞增殖，减少瘢痕形成，并增强成人心肌梗死后的功能恢复。组织脱细胞已成为获得ECM的一种很有前途的技术。通过去除细胞成分并保留组织特异性ECM成分，脱细胞已用于各种生物医学应用。然而，脊髓ECM的发育特异性功能尚未被报道。该研究进行了一项研究，探讨脊髓ECM在早期发育阶段(新生儿或胚胎)和成人阶段的功能。研究结果表明，早期发育的脊髓ECM可能为重建再生生态位提供了一种策略，以应对成人脊髓损伤的挑战。研究发现DNSCM向内源性轴突传递生化信号，促进轴突再生，促进移植物与宿主神经之间的整合，从而增强运动功能的恢复，即使在完全性脊髓损伤的挑战性微环境中也是如此。原文链接https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(24)00089-4责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述