近日，我院科研中心邓宇斌教授在干细胞治疗脊髓损伤研究中取得关键进展。从临床问题出发，结合生物材料及干细胞治疗加强基础医学与临床医学的协同研究。该研究中，邓宇斌教授与我院重症医学科罗亮主任、中山一院骨科万勇教授合作研究神经修复过程中脊髓损伤难题。该论文由我院邓宇斌教授为通讯作者，指导的2021届硕士研究生袁欣为第一作者，该研究于2021年10月20日在线发表在生物材料领域顶刊Biomaterials杂志。这也是邓宇斌教授发表在Biomaterials上的第四篇研究论文。
脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统创伤，常由交通事故引起，其次为暴力创伤、高处坠落和运动创伤，造成患者四肢瘫、截瘫等严重后果，给患者及家庭带来严重负担。探索治疗脊髓损伤的有效方法是一项世界性难题，也是各国医学界广泛关注的重大课题。
临床上，脊髓损伤的治疗方法包括手术治疗和非手术治疗，包括制动，牵引康复治疗及药物治疗等。目前这些治疗方法效果有限，依靠患者自身有限的恢复能力无法重建损伤的神经网络。脊髓损伤愈合不理想和损伤区域复杂的微环境有直接关系，损伤后缺血、水肿、炎症、细胞凋亡进一步加剧了组织损伤，最终导致神经元脱髓鞘、轴突变性和损伤部位的空化。胶质细胞的活化和增殖导致胶质瘢痕的形成，使得轴突伸长受到抑制，神经元细胞间难以建立有序的连接，使得患者难以获得功能性的恢复。因此如何改善损失组织的微环境，诱导神经元轴突再生从而实现脊髓损伤功能性的恢复显得尤为重要。
干细胞移植为脊髓损伤治疗带来新的希望。其中脂肪来源的间充质干细胞（ADSCs）具有广泛的优势。然而，在炎症微环境下ADSCs移植的治疗效果有限。因此，开发一种细胞适应性神经源性(CaNeu)水凝胶作为ADSCs 的递送载体，改善脊髓损伤后微环境，促进脊髓损伤后的神经元再生十分必要。
图1.动态CaNeu水凝胶负载ADSCs对脊髓损伤后M2巨噬细胞极化的影响及水凝胶中ADSCs的干性维持机制及细胞凋亡通路的示意图。CaNeu水凝胶调节YAP表达和利于内部负载ADSCs干性维持。同时，ADSC通过旁分泌因子诱导PI3K/Akt通路激活，导致Akt磷酸化，Akt表达水平的变化导致M2巨噬细胞增多。此外，Bcl-2的上调和Bax的下调抑制了细胞凋亡从而促进了脊髓损伤的修复。
因此本研究中通过设计一种基于主-客体分子间作用力交联的物理性动态水凝胶（cell-adaptableneurogenic）CaNeu，该水凝在物理性能和和生物功能上都得到提升，包括自愈合性能、机械弹性模拟神经组织的结构和力学特性、凝胶状态下的可注射性、形状重塑能力以及支持细胞在水凝胶中的迁移能力。CaNeu水凝胶通过YAP的力学传导信号支持ADSCs在其中更好地伸展，CaNeu水凝胶的动态网络为细胞迁移生长提供了可渗透的细胞外基质，从而促进轴突生长并最终导致运动诱发电位、后肢强度和大鼠脊髓完全横断的协调性的改善。负载的ADSCs通过分泌因子激活PI3K/Akt信号通路促进巨噬细胞向M2极化，减缓神经炎症，从而促进大鼠脊髓损伤后神经、轴突再生，后肢运动能力增强。此外，CaNeu水凝胶还通过诱导募集的巨噬细胞极化向促再生（M2)表型的转变来建立抗炎微环境。我们的研究表明，CaNeu水凝胶介导的ADSCs 递送显著抑制了神经炎症和细胞凋亡。CaNeu水凝胶对于干细胞移植是一种有价值的载体，CaNeu水凝胶与ADSCs共同移植促进脊髓损伤修复的手段，为临床治疗脊髓损伤提供新的思路和方法。
图2.负载ADSCs的CaNeu水凝胶移后植促进脊髓损伤大鼠运动能力恢复。(A)治疗性实验工作流程示意图；(B)脊髓损伤后8周动物行走步态的代表性图；(C)BBB评分评估脊髓损伤后大鼠运动恢复情况；(D)(E)植入后8周进行的电生理学研究流程的示意图及结果；(F)MEP平均振幅统计结果。
邓宇斌教授现任广东省医师协会神经修复分会副主任委员、中国病理生理免疫学会副主任委员（连任两届）、广东省骨科重点实验室骨干教授。
邓宇斌1994年上海交通大学医学院获得博士学位，1994-1996在中山医科大学做博士后研究，出站后晋升副教授及硕士生导师；1998-2000在法国巴黎第七大学Sanit-Louis医学院博士后，师从法国科学院院士E-GLuckman教授从事血液遗传病的基因治疗，2001年在中山医科大学因获得首届中华医学奖破格晋升为教授，2004年晋升为博士生导师；2010-2012美国Utahof University医学院外科实验室工作学习，任副研究员；2018年8月-10月赴美国Johns-Hopkins医院骨科实验室高级访问学者。曾任中山医学院病理生理学教研室主任，干细胞中心副主任，中山大学附属第一医院转化医学中心创始教授任副主任，博导。邓宇斌教授课题组致力于脊髓损伤研究并取得重要成果。主持国家自然基金面上项目6项，指导博士生先后获得5项国家自然基金。指导博士后获得中国博士后基金，国家自然青年基金各1项，已发表论文100多篇，以第一作者或通讯作者发表高水平论文50余篇（包括Biomaterials，CriticalCare Medicine，ChemicalCommunications，Biomacromolecules，JNanobiotechnology）。作为第一完成人曾获2002年广东省科技进步二等奖、2002年中华医学奖三等奖，作为第一完成人获2018年广东省科技进步奖二等奖“脊髓损伤修复新疗法的研究及术中电生理监测的应用”
目前邓宇斌教授在研国家自然基金面上项目一项，深圳市自然科学基金面上项目两项，指导本课题组博士后获得2019年国家自然青年基金一项，现指导博士后1名、博士研究生1名、硕士研究生2名。
通讯员：史明
编辑：黄宗远
初审：邓宇斌
审核：朱澂明、刘畅
审核发布：陈起坤、游展高