小分子量FGF-2基因修饰干细胞联合去细胞神经移植修复周围神经损伤的研究

Fully functional recovery after peripheral nerve injury has always been a challenge in medical science, it can't be achieved even if early nerve autografting and precise suturing with microsurgery technique. This project is based on the selective motor nerve regenerating character of low molecular weight fibroblast growth factor (FGF-2), path providing ability of acellular nerve allografts and human umbilical cord Wharton jelly-derived mesenchymal stem cells' (hWJMSCs) characteristics such as can be easily genetically modified and differentiated into Schwann cells. In this project, hWJMSCs will be modified with low molecular FGF-2 gene to create hWJMSCs that can over express low molecular FGF-2, peripheral nerves will be acellularized by physical and chemical extraction process; after making rat femoral nerve deficit model, the deficit will be bridged by combined genetically modified stem cells and acellular nerve grafts. Changes of the cytokines, concentration of neurotrophic factors and regeneration of nerve axons at the injury site and through the peripheral nerve graft will be observed to evaluate the efficacy and working mechanism of treating peripheral nerve injury by genetically modified stem cells and acullar nerve grafts. This research will prove the possibility of combining low molecular FGF-2 modified hWJMSCs and acellular nerve grafts to promote motor axonal regeneration after peripheral nerve injury and explore its working mechanisms, providing novel tools and ideas for further clinical interventions to gain fully functional recovery after peripheral nerve injury.

周围神经损伤的修复是四肢创伤治疗中的难点，即使自体神经移植与显微缝合技术使周围神经缺损早期精确修复，但仍未能实现靶器官功能的完全恢复。本项目从去细胞神经提供神经再生的通道，脐带Wharton胶间充质干细胞较易向雪旺细胞分化以及较易进行基因修饰的特性出发，通过基因转染的方法用具有选择性促进运动神经轴突再生能力的小分子量成纤维生长因子-2(FGF-2)基因修饰人脐带Wharton胶间充质干细胞，获得具有过度表达小分子量FGF-2因子的干细胞；通过物理降解与化学萃取的方法制备大鼠去细胞股神经。联合去细胞神经与基因修饰的干细胞桥接大鼠股神经缺损，动态观察局部神经营养因子及其受体的表达，运动神经轴突再生以及患肢功能恢复情况。本研究将首次证实小分子量FGF-2基因修饰的干细胞联合去细胞周围神经移植修复周围神经缺损的可行性并阐明其选择性促进损伤处运动神经再生的机制，为周围神经损伤的治疗提供新手段与新思路

本研究计划完成了大鼠股神经损伤模型制作与神经移植物的制备，基因转染载体的设计、制作与检测，去细胞神经移植物的制作与检测，脐带Wharton胶间充质干细胞的分离、培养与转染与检测等动物实验前期的体外实验研究。并利用这些研究所制作的基因修饰后的干细胞以及去细胞神经等进行了下一步动物实验。通过对大鼠股神经进行剪断缺损处理造出动物模型后，利用自体神经反转缝合、注射干细胞培养基的导管桥接、植入表达小分子量bFGF-2的脐带间充质干细胞的去细胞神经移植组等处理,比较了自体神经，神经导管以及碱性促神经生长因子在周围神经损伤后修复中作用了的优劣性。利用电镜，免疫组织化学检测，逆向神经示踪等方法评价不同处理组大鼠股神经缺损后缝合处以及周围神经移植物内神经轴突再生的情况，通过功能学评分以及电生理检测指标评价不同处理组大鼠股神经缺损后功能恢复情况。通过不同治疗方法处理的股神经损伤大鼠术后8周的修复结果中可以看出，虽然周围神经损伤修复的“金标准”自体神经移植仍然具备最好的修复效果，但是通过联合基因修饰后脐带间充质干细胞和碱性促神经生长因子以及去细胞神经等方法仍能得到较理想的修复效果。利用小分子量碱性促神经生长因子基因转染的脐带间充质干细胞结合壳聚糖神经导管或去桥接股神经缺损能提高再生运动神经轴突长入远端神经通道的比例，并能够促进股四头肌功能恢复。这些研究成果进一步证明去细胞神经联合脐带Wharton胶间充质干细胞能促进神经轴突的再生，提高周围神经损伤后四肢功能恢复程度，为促进神经再生研究的进展做出了一定的贡献。总结以上的研究成果，在本课题的支持下完成的研究成果的基础上，已经发表了8篇SCI期刊论文，这些论文被引用50余次，并多次国际性会议发表论文集发言，让国际学术界了解到我们的研究成果，为周围神经损伤的修复研究做出了一定的贡献。