双基因活性真皮支架介导Angiogenin和NGF表达及调控创面血管神经再生的研究

Angiogenesis and neurogenesis of severe skin wounds is a crucial scientific problem in wound repair and regeneration. It is demonstrated that blood vessels provide nutrients and inhibit fibrosis for improved neurogenesis while nerves can secret neuropeptides and neurotrophic factors to promote angiogenesis, showing spatio-temporal synergy in the process of wound healing. However, the underlying mechanisms remain unclear. Angiogenin (ANG) plays a wide and important role in angiogenesis, and nerve growth factor (NGF) has profound effects on regulation of neurogenesis. Thus we hypothesize that the dual delivery of ANG DNA and NGF DNA via a gene vector in a dermal scaffold would regulate the wound healing process via promoting angioneurogenesis of the dermal scaffold due to enhanced local expression of both genes. In vitro study and in vivo grafting model will be demonstrated to investigate the properties of the dual gene activated dermal scaffold (DGDS) mainly on its transfection efficiency and angioneurogenesis effects. The pathways in which the DGDS may exert its effects on the interactions of angiogenesis and neurogenesis during wound healing will be further investigated, providing scientific basis for development of novel dermal substitutes.

严重皮肤创面的血管神经再生是创面修复领域的重大课题。研究表明，血管可通过提供营养、抑制纤维化促进神经再生，神经也可分泌神经肽及神经营养因子促进血管再生，两者在促创面愈合过程中具有时空协同作用，但具体机制仍不明确。血管生成素（Angiogenin, ANG）可明显促进血管新生与成熟，而神经生长因子（Nerve growth factor, NGF）是促神经再生的主要生物活性因子之一。前期研究证实，ANG基因活性真皮支架可显著促进真皮支架血管化。我们假设将基因载体包裹的ANG和NGF质粒DNA整合到真皮支架上构建双基因活性真皮支架，通过介导两种基因在创面局部的表达，实现对真皮支架血管神经再生的调控。因此，本研究拟采用体外细胞实验和体内支架移植模型研究该双基因活性真皮支架的转染效能及介导支架移植创面后血管神经再生的有效性，并探索血管再生和神经再生的相互作用机制，为新型真皮替代物的开发提供依据。

项目背景：严重皮肤创面的血管神经再生是创面修复领域的重大课题。研究表明，血管可通过提供营养、抑制纤维化促进神经再生，神经也可分泌神经肽及神经营养因子促进血管再生，两者在促创面愈合过程中具有时空协同作用，但具体机制仍不明确。血管生成素（Angiogenin, ANG）可明显促进血管新生与成熟，而神经生长因子（Nerve growth factor, NGF）是促神经再生的主要生物活性因子之一。前期研究证实，ANG基因活性真皮支架可显著促进真皮支架血管化。我们假设将基因载体包裹的ANG和NGF质粒DNA整合到真皮支架上构建双基因活性真皮支架，通过介导两种基因在创面局部的表达，实现对真皮支架血管神经再生的调控。. 主要研究内容：本项目将ANG、NGF质粒负载入真皮替代物，通过非病毒基因载体PEI构建转染复合微粒，并借由真皮替代物的三维结构，成功构建双基因活性真皮支架；利用体外细胞转染实验，综合评价双基因活性真皮支架的效能及其对创面及创周细胞的生物行为学影响；利用大鼠皮下埋植实验，确定较优基因负载量的真皮替代物，证实双基因活性真皮支架具有良好的转染效能，能够有效的介导血管化，并调节外周神经相关标志蛋白表达；对神经再生进行了初步探索，确定了全层缺损一步法修复模型可作为进一步的研究模型。. 重要结果及关键数据：成功构建了一种ANG/NGF双基因活性真皮支架，该支架具有一定缓释能力和较理想的转染性能，转染后的创面修复责任细胞能够保持良好的增殖活性并分泌Angiogenin、NGF蛋白。基因负载量为5~10 μg的单位支架能有效促进支架细胞浸润、组织生长与血管及创面神经修复再生。. 科学意义：本项目研究结果为促进创面感觉神经修复的优化真皮替代物打下基础，为探究创面血管神经共修复提供了初步的尝试及方向，有望在解决早期血管化不足的同时，为创面神经修复及功能性再生愈合提供探索方向。