脊髓完全斷裂后，神經(jīng)“電線”被徹底扯斷，人就可能癱瘓。過去單靠干細(xì)胞治療效果有限：細(xì)胞活不長、長不出新神經(jīng)，還容易被炎癥“圍攻”。

基于此，四川省人民醫(yī)院神經(jīng)外科徐如祥研究團(tuán)隊(duì)在《Materials Today Bio》雜志發(fā)表了“Conjugated therapy with coaxially printed neural stem cell-laden microfibers and umbilical cord mesenchymal stem cell derived exosomes on complete transactional spinal cord defects”揭示了同軸打印負(fù)載神經(jīng)干細(xì)胞微纖維聯(lián)合臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體治療完全橫斷性脊髓缺損的聯(lián)合療法。

本研究采用神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）負(fù)載的核殼結(jié)構(gòu)水凝膠微纖維支架聯(lián)合臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體（ucMSC-exos）治療完全性脊髓損傷（SCI）。體外實(shí)驗(yàn)表明，ucMSC-exos可促進(jìn)NSC增殖與神經(jīng)分化并誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞由促炎M1型向抗炎M2型極化。該核殼微纖維核心高效負(fù)載NSC，殼層高通透性利于物質(zhì)交換。體內(nèi)結(jié)果顯示，聯(lián)合治療較單純NSC支架更有效降低炎癥因子水平、促進(jìn)神經(jīng)元再生和血管生成，顯著改善損傷微環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更佳的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。該策略為完全性SCI修復(fù)提供了有前景的新方法。

圖一 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

研究發(fā)現(xiàn)，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體（ucMSC-exos）能有效“調(diào)和”大腦免疫細(xì)胞。在炎癥刺激下，它們促使小膠質(zhì)細(xì)胞從“攻擊型”（M1）轉(zhuǎn)向“修復(fù)型”（M2），表現(xiàn)為抗炎標(biāo)志物顯著升高、促炎信號減弱。這些外泌體可被細(xì)胞吸收，且理化特性符合標(biāo)準(zhǔn)。

雖然對神經(jīng)細(xì)胞的直接促進(jìn)作用尚不顯著，但通過改善免疫微環(huán)境，仍展現(xiàn)出潛在的神經(jīng)保護(hù)價(jià)值，為治療阿爾茨海默病、帕金森病等提供了新思路。

圖二 神經(jīng)干細(xì)胞微纖維的制備及其在小型脊髓損傷缺損中的體內(nèi)移植

研究人員開發(fā)了一種“核-殼”結(jié)構(gòu)的神經(jīng)干細(xì)胞微纖維支架：核心可高效裝載大量干細(xì)胞并支持其存活、增殖和自組織（甚至形成類似類器官的結(jié)構(gòu)），外殼則提供保護(hù)并允許營養(yǎng)交換。這種微纖維可編織成復(fù)雜結(jié)構(gòu)且在體內(nèi)移植28天后細(xì)胞仍大量存活，能有效填充脊髓損傷空腔。

同時(shí)，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體因其抗炎、促神經(jīng)生長作用，被視為脊髓損傷的潛在治療手段。本研究將兩者聯(lián)合，在完全橫斷的脊髓缺損中植入載有神經(jīng)干細(xì)胞的微纖維，并局部添加外泌體。

4周后結(jié)果顯示：聯(lián)合治療組（微纖維+外泌體）損傷區(qū)被新生組織較好填充，結(jié)構(gòu)更完整；僅微纖維組仍有部分空腔；未治療組幾乎無再生，空腔明顯。

這說明，外泌體與干細(xì)胞支架協(xié)同作用，顯著提升了脊髓修復(fù)效果，為完全性脊髓損傷治療提供了更有效的組合策略。

圖三 第4周小型脊髓損傷缺損體內(nèi)移植的免疫染色分析

通過免疫染色分析發(fā)現(xiàn)，微纖維+外泌體組在損傷中心生成了更多 Tuj-1 陽性早期神經(jīng)元，優(yōu)于僅用微纖維的對照組，與體外結(jié)果一致。兩組均幾乎無 GFAP 陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞（可能因支架抑制膠質(zhì)瘢痕），而空白組則幾乎沒有新生細(xì)胞。

Nestin（神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志物）在兩組中表達(dá)相似，符合兩者均含神經(jīng)干細(xì)胞的設(shè)定；但微纖維+外泌體組出現(xiàn)了更多 Olig2 陽性少突膠質(zhì)細(xì)胞，提示改善的微環(huán)境可能有利于特定少突膠質(zhì)亞群存活。

盡管髓鞘標(biāo)志物 MBP 和成熟神經(jīng)元標(biāo)志物 MAP2 在聯(lián)合治療組中略高，但由于觀察時(shí)間僅4周，尚不足以形成成熟髓鞘。

總體表明：外泌體協(xié)同支架可促進(jìn)早期神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞生成，為后續(xù)功能恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。

圖四 第4周小型脊髓損傷缺損體內(nèi)移植的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)評估

最后，研究人員評估了小鼠的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況。

結(jié)果顯示：微纖維+外泌體組中部分小鼠后肢能正常承重、接觸地面，甚至出現(xiàn)協(xié)調(diào)的軀干和肢體運(yùn)動(dòng)；而空白組后肢仍無感覺、無法活動(dòng)。

BBB評分和游泳測試均顯示，聯(lián)合治療組的運(yùn)動(dòng)能力顯著優(yōu)于其他兩組。

在曠場實(shí)驗(yàn)（）中，該組小鼠活動(dòng)更活躍，總移動(dòng)距離和平均速度明顯更高。

肌電圖（EMG）進(jìn)一步證實(shí)：聯(lián)合治療組后肢肌肉的神經(jīng)信號更強(qiáng)、異常放電更少，說明神經(jīng)傳導(dǎo)功能恢復(fù)更好。

組織學(xué)染色也發(fā)現(xiàn)，其損傷中心有更多神經(jīng)元胞體，并觀察到神經(jīng)突起跨越損傷區(qū)域生長。

綜上，微纖維支架聯(lián)合外泌體不僅促進(jìn)神經(jīng)再生，還顯著改善了脊髓損傷后的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。

總結(jié)

總之，本研究提出了一種臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體與神經(jīng)干細(xì)胞微纖維的聯(lián)合治療方案，這可能為完全橫斷性脊髓損傷修復(fù)后實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)提供潛在途徑。

文章來源：

https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.101639

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