关于装载SF水凝胶的GM1结合间充质干细胞在脊髓损伤修复中的研究

《Journal of Translational Medicine》：Research on GM1 bound bMSCs loaded with SF hydrogel for spinal cord injury repair

　　

摘要

背景

单唾液酸四己糖苷（GM1）是主要的神经节苷脂成分，在哺乳动物的脊髓中表达。研究表明，神经节苷脂在多种生理过程中发挥着重要作用，包括神经元保护、神经修复和干细胞分化。由于骨髓来源的间充质干细胞（bMSCs）数量丰富、获取容易且没有伦理限制，因此被认为是临床移植和修复的理想细胞来源。这些细胞还可以被诱导分化为神经元。然而，目前仍缺乏理想的递送材料或方法，以实现GM1和bMSCs在脊髓损伤（SCI）中的持续可控释放。基于丝素纤维蛋白（SF）的水凝胶已成为一种有前景的策略，可用于局部、可控和持续的药物释放，以治疗各种疾病。

方法

在本研究中，我们开发了一种基于SF的水凝胶，用于持续释放GM1和bMSCs（GM1?+?bMSCs@SF水凝胶），并在脊髓损伤的大鼠模型中评估了其治疗效果。

结果

体外实验表明，GM1?+?bMSCs@SF水凝胶能够持续释放GM1。使用GM1?+?bMSCs@SF水凝胶处理后，细胞周期退出和神经元分化标志物Cend1的表达增加，神经元凋亡（pyroptosis）和程序性细胞死亡（apoptosis）减少，同时促进了bMSCs向神经元的分化。双荧光染色证实细胞凋亡现象有所减轻。此外，接受GM1?+?bMSCs@SF水凝胶治疗的大鼠运动功能恢复显著改善，8周时的Basso、Beattie和Bresnahan（BBB）评分约为正常水平的71.4%，而SCI组仅为约30%。

结论

本研究通过创新性地使用载有GM1和bMSCs的SF水凝胶来修复脊髓损伤，从而将最大限度地减少神经元损伤。此外，该研究还将探索创伤后脊髓损伤修复的分子机制，为脊髓损伤的治疗开辟新的途径。