人类及哺乳动物中枢及外周神经系统的神经细胞再生能力有限,其受损后往往不能自我修复,导致神经系统功能障碍。因此,促进神经再生及其功能恢复是目前神经组织工程学领域面临的热点和难点问题。
神经干细胞是具有再生能力的一类前体细胞,具有增殖并分化成神经元或神经胶质细胞的能力。丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白,含量约占蚕丝的70%~80%,丝素本身具有良好的机械性能、理化性质以及生物相容性、生物可降解性,被广泛应用于组织工程领域。因此丝素蛋白支架应用于神经干细胞的体外培养具有较大的潜力。
东华大学张耀鹏教授与复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李华伟教授、孙珊教授以及东南大学柴人杰教授与合作,通过静电纺丝技术得到有序和无序两种再生丝素蛋白(RSF)纤维毡支架(图1)。接着将从胚胎小鼠海马中分离出的神经干细胞分别接种至两种丝素蛋白纤维毡上培养。体外增殖条件下培养7天后,发现相较于对照组,有序和无序丝素蛋白毡有利于神经干细胞的生长并促进其增殖(图2);而分化条件下培养7天之后,无序丝素蛋白相较于对照组更能促进神经前体细胞向神经元的分化(图3)。以上结果表明,RSF纤维毡对神经干细胞具有良好的生物相容性并影响神经干细胞的生物学行为,在神经系统组织工程中具有良好的应用前景。
图1:有序RSF(A)和无序RSF(B)的扫描电镜图
图2:在体外增殖条件下培养7天后进行免疫荧光染色分析(A-F, 分别用Ki-67以及EdU进行荧光标记)以及Ki-67和EdU阳性细胞的计数(G, H)。
图3:在体外分化条件下培养7天后进行免疫荧光染色分析(A, 分别用Tuj-1以及GFAP进行荧光标记)以及Tuj-1和GFAP阳性细胞的计数(B,C)。分化7天后蛋白印迹(D)和实时定量PCR的分析(E).
该成果发表于Frontiers in Bioengineering and Biotechnology期刊上(Li G, Chen K, You D, Xia M, Li W, Fan S, Chai R, Zhang Y, Li H and Sun S (2019) Laminin-Coated Electrospun Regenerated Silk Fibroin Mats Promote Neural Progenitor Cell Proliferation, Differentiation, and Survival in vitro. Front. Bioeng. Biotechnol. 7:190)。复旦大学硕士生李光飞、博士生尤丹和东华大学硕士生陈凯为该论文共同第一作者,东华大学张耀鹏教授,东南大学柴人杰教授和复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李华伟教授、孙珊教授为共同通讯作者。
链接:doi: 10.3389/fbioe.2019.00190
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00190