应用活性纳米水凝胶序贯调控硫酸软骨素蛋白多糖，重构脊髓损伤区微环境促神经再生的研究

Chondroitin sulfate proteoglycans (CSPGs) play an important role in limiting the spread of inflammation and maintaining the homeostasis of the internal environment after spinal cord injury. But they are largely responsible for preventing axon regeneration. How to achieve the dynamic and targeting regulation of CSPGs function remains an unresolved scientific problem. We previously found that long-term in situ antagonism towards the functional receptors of CSPGs could regulate inflammatory reaction and promote axonal growth. However, CSPGs continuously deposit in the chronic stage, becoming the physical and chemical barrier to axon growth. In this project, we propose to construct a programmed time-sequential release pattern in the bioactive self assembling peptide hydrogel with the self-healing property for effective reconstruction of microenvironment in the lesion, in which case ISP/ILP is released at early stage for antagonistic effects on CSPGs functional receptor and ChABC is released at late stage for degradation CSPGs. Our proposal aims for dynamic regulation of CSPGs function and expression level, precise intervention of CSPGs, effective reconstruction of microenvironment in the lesion and finally axon regeneration and function recovery. Investigations on axon growth and reconnection of nerve fiber will be performed in order to illuminate the mechanism of nerve regeneration. The proposed study in this project will provide new strategies and scientific evidences for the recovery after spinal cord injury by targeting CSPGs.

硫酸软骨素蛋白多糖（CSPGs）是脊髓损伤后限制炎症扩散，维持内环境稳态的重要分子，但又是阻碍轴突再生的主要原因。如何实现CSPGs功能的靶向动态调控，是尚未解决的科学问题。我们前期发现原位长效拮抗CSPGs功能性受体能在保留CSPGs完整结构的条件下调控炎症反应，促进轴突再生。但损伤后慢性期CSPGs不断累积，成为阻碍轴突生长的理化屏障。本课题拟在具有自修复功能的活性自组装短肽纳米水凝胶中构建前期ISP/ILP拮抗CSPGs功能性受体、后期软骨素酶ABC (ChABC) 降解CSPGs的序贯给药系统，动态调控CSPGs的功能与表达量，获得对CSPGs的精准干预和神经再生微环境的有效重构，促进轴突再生和功能修复。通过考察脊髓损伤后轴突生长和传导束神经纤维重新连接和功能恢复，阐明所提出的修复策略对微环境重构，进而对神经再生的作用机制，为以CSPGs为靶向的脊髓损伤修复提供新思路和科学依据。

硫酸软骨素蛋白多糖（CSPGs）是脊髓损伤后限制炎症扩散，维持内环境稳态的重要分子，但又是阻碍轴突再生的主要原因。如何实现CSPGs功能的靶向动态调控，是尚未解决的科学问题。针对于此，本项目中我们利用前期的功能短肽（F-SAP）纳米水凝胶缓释ISP/ILP，注射至大鼠脊髓全横断损伤处以拮抗CSPGs功能性受体，作为对照，同时负载不同浓度ChABC降解CSPGs。发现F-SAP+ISP/ILP在不消化CSPGs的情况下促进轴突长入损伤区域，同时发现，F-SAP+ISP/ILP减少损伤区域促炎因子的表达而增强抗炎因子的表达，促进损伤区域形成的疏松的细胞外基质，引导内源性神经干细胞迁移到损伤区域分化为神经元，同时促进轴突长入损伤区域，最终促进行为学改善及电生理功能恢复。在此基础上，我们以Fmoc接枝的壳聚糖（FC），联合功能性Fmoc多肽（FI），制备了一种具有优异的可注射性及自修复性的FC/FI水凝胶。缓释姜黄素（Cur）的水凝胶（FC/FI-Cur）能够很好地重构大鼠脊髓损伤部位的细胞外基质，并通过调节浸润到脊髓病灶的免疫细胞的表型调控局部炎症反应，同时募集神经根中的雪旺细胞参与再生轴突的再髓鞘过程。.电刺激信号诱导神经元建立环路，但机制不明确。我们通过电刺激促进神经轴突生长及髓鞘化，在转录、基因、蛋白和细胞水平上充分证实并率先揭示电刺激通过激活自噬和线粒体能量发生，调控神经元分化和功能发展的分子机制，为电刺激治疗神经系统疾病提供了新思路和科学依据。.本项目研究为神经发展和脊髓损伤后内源性修复提供了科学依据，推动了脊髓损伤修复基础研究的发展。.项目执行期间共发表SCI收录论文10篇，申请发明专利3项，授权发明专利3项，转让2项。成功申请其他科研项目4项，包括国家自然科学基金面上项目1项，广东省自然科学基金-杰出青年项目1项。获中华医学科技奖二等奖。