상하이 통지대학교 통지병원 정형외과 연구진은 LDH(층상 이중 수산화물)라는 나노바이오소재를 사용하여 생쥐의 척수 손상 주변 염증 환경을 억제하고 뉴런의 재생을 가속화하고 신경 회로의 재구성을 성공적으로 수행했습니다. 척추.
연구자들은 또한 LDH가 작동하는 근본적인 유전적 메커니즘을 확인할 수 있었습니다. 이러한 이해는 다른 요소와 결합하여 최종적으로 인간의 척수 손상 완화를 위한 포괄적이고 임상적으로 적용 가능한 시스템을 생성할 수 있는 치료법의 추가 수정을 허용해야 합니다.
이번 연구는 미국화학회(American Chemical Society) 저널 ACS Nano 2월 XNUMX일자에 게재됐다.
척수 손상에는 효과적인 치료법이 없으며 항상 신경 세포의 사멸, 축삭이나 신경 섬유의 파손, 염증이 동반됩니다.
신체가 계속해서 새로운 신경줄기세포를 생성하더라도 이 염증성 미세환경(손상 부위의 즉각적인 소규모 조건)은 뉴런과 축색돌기의 재생을 심각하게 방해합니다. 더 나쁜 것은 이 부위의 면역 세포가 장기간 활성화되면 신경계에 2차 병변이 발생하여 줄기 세포가 새로운 세포 유형으로 분화하는 것을 방해한다는 것입니다.
이러한 손상 부위의 공격적인 면역 반응이 완화된다면 신경줄기세포의 분화가 시작되어 신경 재생이 일어날 가능성이 있습니다.
최근 몇 년 동안 신경 줄기 세포의 동원 및 분화와 함께 활성화를 돕기 위해 다양한 새로운 나노 크기의 생체 재료(생물학적 시스템과 상호 작용하는 천연 또는 합성 재료)가 설계되었습니다. 이러한 "나노복합체" 중 일부는 손상 부위에 약물을 전달하고 신경 재생을 가속화할 수 있습니다.
이러한 나노복합체는 독성이 낮기 때문에 척수 치료에 특히 매력적입니다. 그러나 해당 부위의 면역 반응을 억제하거나 완화할 수 있는 능력이 있는 사람은 거의 없으므로 근본적인 문제를 해결하지 못합니다. 더욱이, 이들이 어떻게 작동하는지에 대한 기본 메커니즘은 여전히 불분명합니다.
나노층 이중 수산화물(LDH)은 우수한 생체 적합성(신체에 의한 거부 반응을 방지하는 능력), 안전한 생분해성(적용 후 분자 분해 및 제거), 우수한 생체 적합성 등 척수 손상과 관련된 많은 흥미로운 생물학적 특성을 지닌 일종의 점토입니다. 항염증 능력.
LDH는 이미 면역 반응 조절과 관련하여 생의학 공학에서 널리 연구되어 왔지만 주로 항종양 치료 분야에서 연구되었습니다.
이번 연구의 제1저자이자 통지병원 정형외과의 Rongrong Zhu는 "이러한 특성으로 인해 LDH는 척수 손상 회복을 위한 훨씬 더 유익한 미세 환경을 조성할 수 있는 매우 유망한 후보가 되었습니다."라고 말했습니다.
해당 연구의 교신저자인 Liming Cheng의 지도 하에, 연구팀은 LDH를 쥐의 손상 부위에 이식했고, 나노바이오소재가 신경줄기세포 이동, 신경 분화, 신경 자극 채널 활성화 및 유도를 상당히 가속화했다는 사실을 발견했습니다. 활동 전위(신경 자극) 활성화.
또한 쥐는 대조군 쥐에 비해 운동 능력이 크게 향상된 것으로 나타났습니다. 또한 LDH가 새로운 뉴런의 성장과 분화를 촉진하는 단백질인 뉴로트로핀-3(NT3)과 결합했을 때 쥐는 LDH 자체보다 훨씬 더 나은 회복 효과를 누렸습니다. 본질적으로 NT3는 신경 발달을 촉진하는 반면 LDH는 발달이 번성할 수 있는 환경을 조성합니다.
그런 다음 전사 프로파일링 또는 수천 개의 유전자의 유전자 발현 분석을 통해 연구자들은 LDH가 어떻게 지원을 수행하는지 확인할 수 있었습니다.
그들은 LDH가 세포막에 부착되면 "변형 성장 인자-β 수용체 2"(TGFBR2) 유전자의 더 큰 활성화를 유발하여 염증을 강화하는 백혈구 생산을 감소시키고 백혈구 생산을 증가시키는 것을 발견했습니다. 염증을 억제하는 것입니다.
TGFBR2를 억제하는 화학물질을 적용하면 유익한 효과가 역전된다는 사실을 발견했습니다.
LDH가 이러한 효과를 수행하는 방법에 대한 이해를 통해 이제 연구자들은 치료법을 조정하여 성능을 향상시키고 최종적으로 척수 손상에 대한 포괄적인 치료 시스템을 만들 수 있습니다. 이러한 생체 물질을 NT3와 같은 신경영양 인자와 결합하여 임상 적용에 사용할 수 있습니다. 사람들에게.
