清華長庚與清華大學合作發(fā)表生物3D打印技術治療脊髓損傷新策略

來源：北京清華長庚醫(yī)院

脊髓損傷修復是一項世界性的醫(yī)學難題，其導致的永久性神經(jīng)功能障礙，目前仍缺乏理想的治療方法。當前，基于生物材料的再生醫(yī)學策略受到廣泛關注，特別是通過生物材料與細胞的原位組裝形成有生命的仿生微組織，能夠重現(xiàn)天然組織的細胞與細胞、細胞與基質(zhì)間復雜的相互作用。作為組織工程與再生醫(yī)學領域的革命性技術，生物3D打印在以自下而上的組裝方式構建仿生類組織方面大有可為，已廣泛應用于體外疾病模型構建與藥物篩選，其作為移植物用于組織再生修復的巨大潛力，仍待開發(fā)。

近日，清華大學附屬北京清華長庚醫(yī)院神經(jīng)外科王貴懷團隊和清華大學材料學院王秀梅團隊基于生物3D打印技術，成功制備了一類有生命的類神經(jīng)纖維，該纖維由類似于天然細胞外基質(zhì)的水凝膠包裹著高密度的神經(jīng)干細胞組成，纖維定向排列組裝為精準適配脊髓損傷區(qū)域大小的微型類組織，可作為移植物進行修復治療（圖1）。

研究表明，生物水凝膠為神經(jīng)干細胞提供了優(yōu)異的生長微環(huán)境，保障了神經(jīng)干細胞的原位駐留和高存活，在體外、體內(nèi)均可分化為功能性神經(jīng)元（圖2）。同時，植入體內(nèi)的類神經(jīng)纖維可以顯著改善脊髓損傷后的抑制性微環(huán)境，炎癥細胞從促炎態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇僭偕鷳B(tài)，促進神經(jīng)發(fā)生，形成神經(jīng)突觸，重塑神經(jīng)回路，并有效整合再生神經(jīng)網(wǎng)絡與宿主神經(jīng)網(wǎng)絡（圖3），從而顯著促進脊髓長距離橫斷后的運動功能恢復。此研究利用3D生物打印構建的類神經(jīng)纖維展現(xiàn)出極其優(yōu)越的神經(jīng)再生能力，基于3D生物打印技術的可定制性，該策略可為個性化修復脊髓損傷提供新視角，具有重要意義。

圖1.“活”的類神經(jīng)纖維制造及功能示意圖

圖2.“活”的類神經(jīng)纖維在體外(a)、體內(nèi)(b)分化為神經(jīng)元

圖3.“活”的類神經(jīng)纖維的體內(nèi)修復及再生功能性評價

上述研究以“生物3D打印活的類神經(jīng)纖維改善生態(tài)位再生長距離脊髓損傷”（3D bio-printed living nerve-like fibers refine the ecological niche for long-distance spinal cord injury regeneration）為題，于2月2日在線發(fā)表于《 Bioactive Materials 》 (2022年影響因子16.874)。清華大學材料學院2019級博士生楊嘉為本論文的第一作者，清華長庚醫(yī)院神經(jīng)外科住院醫(yī)師楊凱元為本論文的共同第一作者，清華長庚醫(yī)院神經(jīng)中心主任王貴懷教授和材料學院王秀梅研究員為本論文的共同通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、清華精準醫(yī)學基金的支持。

論文鏈接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452-199X(23)00035-X