基于干细胞基因修饰治疗神经损伤的PPFLMLLKGSTR肽-透明质酸凝胶的构建及其多尺度力学研究

中枢神经系统疾病如神经损伤后由于自身修复和再生能力差，使骨髓间充质干细胞(BMSC)的移植治疗成为当前研究趋势之一。然而由于病毒载体应用于BMSC基因导入所带来的安全隐患、以及BMSC植入体内后较低的存活率和分化率，限制了其进一步的研究。对此，本课题以脊髓损伤（SCI）为研究模型，采用非病毒载体普鲁兰糖-精胺转染脑源性神经营养因子(BDNF)基因于BMSC中以提高其基因治疗的安全性；并构建新型的层粘连蛋白-5源性肽PPFLMLLKGSTR修饰的透明质酸（HA）水凝胶，与BMSC复合后植入体内以期提高BMSC的粘附、增殖和分化；同时从材料多尺度力学角度出发，首次在分子水平上探讨材料微观力学性能对细胞黏附生长等行为的影响。课题的开展，对于深入理解支架微环境对细胞生长发育的作用，从而多层次的认识高分子作为支架材料的研究应用性质，以及拓展和深化高分子水凝胶的研究领域，具有重要的学术价值和研究意义。

脊髓损伤（SCI）等中枢神经系统（CNS）疾病，常会导致神经元、轴突及神经胶质细胞的丢失，从而造成患者的知觉或运动功能障碍甚至瘫痪。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell, MSC)的移植是神经组织损伤后修复再生的一种颇具前景的治疗手段。然而目前缺乏对MSC具有良好转染效率的非病毒载体、且MSC植入后所处损伤部位的炎症或缺氧特性可抑制MSC存活和神经分化。. 本课题中合成并筛选了多种非病毒载体，并最终选用一种新型阳离子脂质载体ScreenFect®A (SF)用于MSC的基因转染。同时以透明质酸（Hyaluronic acid, HA）为基本骨架材料，考察了不同工艺、不同交联剂和不同分子量、以及不同多肽修饰等因素对支架的外部形态、孔隙率、以及力学性质（弹性模量、粘性模量）等的影响。最终确定了高分子量HA、以己二酸二酰肼为交联剂、多肽PPFLMLLKGSTR修饰的工艺，其孔径大小、孔隙率和力学性质均适宜用作SCI支架。将MSC接种于支架中后，可促进细胞的黏附和增殖，并可提高SF在MSC中的基因转染效率。进一步植入大鼠体内脊髓损伤处后，可明显桥接损伤处两侧的脊髓组织，并有大量内源性细胞迁移、分布在损伤处的支架中，其中GFAP阳性的活化的星形胶质细胞迁移至损伤部位有利于在一定程度上减少胶质疤痕的形成，而MAP2阳性的内源性细胞在支架中的分布则说明支架中存在神经细胞的修复活动。本研究中复合MSC的HA支架以其出色的生物相容性和神经组织修复功能，显示了良好的研究前景。. 该项目的开展，发表了国际论文7篇（其中SCI论文6篇），其中以第一或通讯作者发表SCI研究性论文4篇。另有两篇SCI投稿论文在审阅或修改当中。承担了You Han Bae等教授主编，Springer出版社出版的一本学术专著。授权和受理专利各一项，大会摘要和口头报告各一次，并获得浙江省科技进步三等奖一项。