本技术介绍了一种新型丝蛋白水凝胶支架系统,该系统富含脑脊液并搭载神经干细胞外泌体,旨在促进脊髓损伤的修复。该系统通过特定的制备方法,实现了对脊髓损伤的有效治疗,具有重要的临床应用价值。
背景技术
脊髓损伤是脊柱外科的常见病,是指脊髓组织受到直接或间接的暴力后,由于脊髓组织完全或不完全损伤而导致的以生理功能异常或感觉、运动等功能丧失为主要特征的中枢神经系统疾病。据统计,全世界每年每一百万人中约有10.4-83例脊髓损伤,其发病率和死亡率逐年攀升,脊髓损伤轻者丧失劳动力,重者肢体瘫痪,大小便失禁,丧失日常生活自理能力,严重影响患者的生活质量。不幸的是,由于中枢神经系统可塑性差,神经再生能力有限,脊髓损伤后再生能力极弱。目前还没有有效的治疗方法来完全恢复脊髓损伤后的神经功能。
外泌体是细胞分泌产生的一种亚细胞成分,实质上是纳米级膜性囊泡,直径约为30至100nm之间,具有双层膜结构。其内含物的成分主要为蛋白质、脂质和核酸等。由于外泌体具有高生物相容性,低免疫原性等优势,其递送能力往往优于基于人工脂质体的药物递送系统,因此外泌体可用作药物递送载体。然而,天然外泌体的靶向性不足,因此进入体内后易被快速清除并被非靶细胞摄取,或与细胞膜发生相互作用,导致外泌体药物的半衰期短。针对天然外泌体的上述不足,学界发展出了多种工程化外泌体改造策略,如提高外泌体靶向性和稳定性的外泌体膜表面工程,使外泌体装载药物的内容物负载改造等,经这些策略改造的外泌体被统称为工程化外泌体。许多研究证实,工程化外泌体有望用于脊髓损伤的治疗。
专利CN 113046316 B公开了外泌体-水凝胶在脊髓损伤后促进损伤局部血管生成的应用,该发明通过建立小鼠脊髓损伤模型,观察M2骨髓巨噬细胞来源外泌体对脊髓损伤治疗作用,通过观察脊髓损伤后的各项指标来评估外泌体与水凝胶结合形成缓释系统对于脊髓损伤的治疗作用,并且通过免疫荧光染色观察小鼠尾脊髓损伤处血管再生的情况。
脊髓损伤后内环境主要以低氧、低营养的环境以及多酸的状况为主,氧的清除障碍将会导致神经细胞代谢失常,修复效率大大降低,进而演变为衰老的神经细胞。相关研究证实损伤后能够触发脊髓组织内神经细胞的衰老以及细胞外基质的紊乱,这也进一步证实了细胞衰老在脊髓损伤发生发展过程中的重要性。目前尚无以针对脊髓损伤后抑制神经元衰老治疗为主的外泌体产品。
脑脊液(Cerebrospinal Fluid,CSF)是一种透明液体,它包围着大脑并提供机械支撑,将微量营养素和信号分子转移到神经元,并参与清除不必要的代谢物。脑脊液是直接与大脑的细胞外空间相互作用,因此可以反映病理生理变化的发生。有研究发现年轻小鼠的脑脊液可以减轻阿尔兹海默症小小鼠大脑皮质内的细胞衰老,并且能改善阿尔茨海默症小鼠记忆障碍,其机制可能与CSF通过调节补体C3/C3aR抑制神经细胞的衰老有关。目前暂未有应用CSF防治脊髓损伤后神经元衰老从而修复脊髓损伤的相关报道。
中枢神经系统的再生能力有限,因此迫切需要有效的治疗方法来促进损伤神经的修复。
实现思路