長距離神経欠損再生に向けた機能性因子固定化能を有する新規人工神経の創出

创建一种新型人工神经，能够固定功能因子以实现远距离神经缺损再生

基本信息

批准号：
18J20984
负责人：
池上康寛
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

手足を動かす脳からの信号を伝達する経路である末梢神経が長距離欠損すると、従来治療法として自家神経移植が行われているが、ドナー組織の採取に伴う侵襲性の高さが問題となっている。本研究では、代替治療法として増殖因子等の機能性分子を固定化して神経組織再生を促進する新規人工神経の創出を目指した。本年度は、昨年度までに開発した人工神経の構成要素である多孔質チューブと増殖因子固定化能を有する繊維性足場基材の特性評価、及びこれらを組み合わせた人工神経の移植評価を行った。生分解性高分子から成るナノファイバーを管壁構造とする多孔質チューブは、神経再生経路の物理的障害となる炎症性細胞の管壁からの侵入を抑制可能であり、生体内で産生される高分子を良好に透過可能であった。以上より、当該チューブ構造体は選択的な物質透過性を達成可能であり、神経再生部への良好な物質供給による効率的な神経再生の実現が期待された。ナノファイバーを一定方向に配列させた配向性ファイバーシートに神経再生を促す複数種の増殖因子との結合能を有するヘパリンを修飾することで、神経再生の場として機能する足場基材を作製した。当該足場基材は、繊維方向に沿って神経細胞の移動方向を制御可能であり、最短経路で神経組織を再生し得ることが期待された。また、安定性に乏しく高価な増殖因子を従来固定化法の1/50量使用するだけで同等の効果を得ることに成功し、より効率的な神経再生が示唆された。上記の基材を組み合わせた人工神経のプロトタイプを作製した。増殖因子を固定化後、ラット坐骨神経欠損部へ移植したところ、術後4週にわたって良好な体重増加を示した。また、組織学的評価を行ったところ、組織の再生過程で起こる血管新生や細胞遊走が確認された。現時点では神経再生の最終段階である運動機能の回復には至っていないものの、増殖因子固定化条件や構造的改良により更なる発展が見込まれる。

当周围神经（从大脑传输移动肢体的信号的途径）长距离丢失时，自体神经移植已被用作常规治疗方法，但获取供体组织的高度侵入性会带来问题。在这项研究中，我们的目标是创造一种新的人工神经，通过固定生长因子等功能分子作为替代治疗方法，从而促进神经组织再生。今年，我们对截至去年开发的人工神经的构成要素——具有固定生长因子能力的多孔管和纤维支架基材的特性进行了评价，并对将它们组合起来的人工神经的植入进行了评价。壁结构由可生物降解聚合物制成的纳米纤维制成的多孔管可以抑制物理上阻碍神经再生途径的炎症细胞通过管壁的侵入，并且在体内能够很好地穿过聚合物。综上所述，管结构能够实现选择性的物质渗透性，并且预期可以通过向神经再生区域提供良好的物质来实现有效的神经再生。通过用肝素修饰纳米纤维按一定方向排列的定向纤维片，肝素能够结合多种类型的促进神经再生的生长因子，我们创建了一个充当神经再生部位的支架。该支架基材有望能够控制神经细胞沿纤维方向的运动方向，并通过最短路线再生神经组织。此外，他们仅使用传统固定方法中不稳定且昂贵的生长因子数量的 1/50，就成功地获得了相同的效果，这表明神经再生更加有效。通过组合上述基础材料制作了人工神经的原型。固定生长因子后，将其移植到大鼠坐骨神经缺损处，并在术后 4 周内显示出良好的体重增加。此外，组织学评估证实了组织再生过程中发生的血管生成和细胞迁移。尽管目前尚未实现作为神经再生最后阶段的运动功能的恢复，但随着生长因子固定条件和结构的改善，预计将取得进一步进展。