生物导管化学交联抗CXCR4单克隆抗体靶向结合神经干细胞促进面神经损伤修复的实验研究
批准号：
82101432
项目类别：
青年科学基金项目（C类）
资助金额：
30.0 万元
负责人：
马富凯
依托单位：
学科分类：
神经损伤、修复与再生
结题年份：
2024
批准年份：
2021
项目状态：
已结题
项目参与者：
马富凯
项目摘要
结项摘要
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中文摘要
面神经损伤修复是亟待解决的重要临床难题，神经干细胞（NSCs）用于促进神经再生时易从治疗部位迁移、丢失，因此其治疗效果有限。为限制NSCs迁移，本研究在我们前期研究的基础上探索制备一种胶原导管并使用Traut’s和Sulfo-SMCC经两步化学交联将抗CXCR4单克隆抗体（Anti-CXCR4）结合于胶原导管内表面的氨基（-NH2）上。从乳鼠脑内分离、培养NSCs，将纳米磁性粒子经DNA双链杂交标记NSCs以提高标记的特异性与稳定性并通过MR扫描成像实现NSCs在生物导管内的无创性活体示踪。将该NSCs孵在胶原导管中，胶原导管中化学交联的Anti-CXCR4经抗原-抗体结合NSCs表面的CXCR4，从而将NSCs靶向结合到生物导管内。我们将该生物导管用于促进大鼠面神经损伤后神经再生，研究NSCs在体内移植后的生物学变化以及神经再生情况，从而为面神经损伤修复提供新的方法和实验依据。
英文摘要
Facial nerve injury not only affects physical and mental health of patients, but also imposes a huge economic burden on their families and society. Functional reconstruction after facial nerve injury is an important clinical problem which remains to be solved. The study of neural stem cells (NSCs) for the treatment of nerve damage has become a hot research in the field of neuroscience. However, NSCs migrate from the lesion site during the process of nerve regeneration, and are largely lost due to the flushing of body fluids, so the therapeutic effect is limited. To limit the migration of NSCs, we extracted collagen from rat connective tissue, made it into a collagen tube for connecting long facial nerve defects. Based on our previous studies, we explored the use of Traut's and Sulfo-SMCC for a two-step conjugation of anti-CXCR4 monoclonal antibodies (Anti-CXCR4) to the amino group (-NH2) in the inner surface of collagen tubes. The magnetic nanoparticles were specifically labeled the NSCs by DNA double-strand hybridization. After that, the non-invasive tracing of NSCs in vivo was achieved by MR scanning. The chemically conjugated anti-CXCR4 in the collagen tubes binds CXCR4 on the surface of the NSCs membrane via antigen-antibody combination, thereby immobilizing the NSCs into the biological tubes, limiting their migration. We apply the biological tubes immobilizing with NSCs to promote nerve regeneration after facial nerve defects, then study the biological changes of NSCs and the effects of nerve regeneration, thus providing new strategies and experimental basis for facial nerve regeneration.
背景：面神经损伤常由颅脑创伤、病毒感染或医源性损伤等引起，造成患者面瘫等严重功能障碍，不仅影响患者身体和心理健康，同时也给其家庭和社会带来了巨大的经济负担。神经干细胞Neural stem cells (NSCs)治疗神经系统疾病的研究已成为国内外神经科学领域的研究热点。然而，目前应用NSCs治疗神经系统疾病时NSCs在损伤局部迁移并随体液流动而大量丢失，因此其治疗效果有限。目的：本项目探索制备一种新型生物导管用于促进面神经损伤后神经再生和功能恢复，为面神经损伤修复提供新的方法和思路。方法：NSCs细胞膜上表达受体CXCR4，为限制NSCs从损伤部位迁移、丢失，我们从大鼠结缔组织提取胶原蛋白，将其制备成胶原导管用于连接面神经断端。同时使用我们前期研究中的Traut’s试剂与Sulfo-SMCC通过两步交联反应将抗CXCR4单克隆抗体共价结合于生物导管内胶原蛋白的N端。我们从乳鼠大脑分离NSCs，在体外悬浮培养，探索使用DNA双链杂交将示踪剂标记NSCs，使得NSCs可以通过磁共振（MR）扫描进行无创性活体示踪。我们在体内实验中将靶向结合有NSCs的生物导管用于连接面神经断端，修复神经损伤。术后无创性示踪NSCs在体内的活性、空间分布及命运变化，研究生物导管在体内的安全性，通过功能学评分、电生理学监测、免疫组化、透射电镜（TEM）扫描等实验方法研究面神经再生的情况。结果：生物导管中锚定的抗CXCR4单克隆抗体通过抗原-抗体反应结合NSCs细胞膜表面的CXCR4，从而能将NSCs靶向结合到胶原导管内表面防止NSCs从胶原管内迁移并丢失。该化学反应不影响抗CXCR4单克隆抗体的生物学活性。体内研究结果显示该生物导管能促进面神经损伤后神经纤维再生、促进施万细胞增殖、促进神经纤维髓鞘再生。实验组大鼠再生神经纤维的神经传导速度较其它两组显著提高。结论：本研究为神经干细胞的应用及面神经损伤修复提供了一种新的实验方法，具有重要的理论意义和应用价值。
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