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《mri -可见siRNA纳米线在脑卒中神经干细胞的神经元分化。》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-02-07

  • 脑卒中治疗的一个主要挑战是神经回路的恢复，其中神经元的功能起着中心作用。虽然外源性神经干细胞移植是一种很有前途的治疗手段，但由于髓鞘相关抑制因子与Nogo-66受体结合引起的神经干细胞分化，治疗结果受到了很大的影响。在此，我们开发了一种纳米聚合体，用于将超顺磁性氧化铁纳米粒子和siRNA靶向NgR基因(siNgR)转化为NSCs。这一多功能纳米药物通过沉默NgR基因来指导NSCs的神经分化，同时允许非侵入性监测NSC的迁移和磁共振成像。在大鼠缺血性脑卒中模型中，神经功能恢复得到改善。结果表明，在基于干细胞移植的脑卒中治疗中，多功能siRNA纳米药物具有巨大的潜力。

    ——文章发布于2018年2月5日

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相关报告

  • 《运动促进神经干细胞移植治疗脑卒中在动物实验取得重要进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2022-02-21
    • 脑卒中已成为世界范围内成人致死和致残的主要病因之一，中国人脑卒中的发病率和死亡率更是全球最高。随着医学的进步，脑卒中患者的生存率得到提高，但在存活患者中80%以上遗留神经功能障碍，如最常见的运动感觉功能障碍。目前尚无有效的治疗手段。以神经干细胞为代表的细胞替代治疗有望为相关疾病的治愈带来希望。然而，移植的神经干细胞能否与宿主神经系统整合，是否具有体内功能仍然备受质疑，严重阻碍了神经干细胞治疗的临床转化应用。 　　中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦研究员团队与中山大学附属第三医院神经康复专家胡昔权教授团队，以缺血性脑卒中（MCAO）动物为模型，在神经干细胞治疗方面展开深入合作，在神经干细胞移植结合运动训练促进移植神经细胞的体内成熟和动物行为学功能修复方面取得重要进展。相关成果于1月13日以Physical exercise promotes integration of grafted cells and function recovery in an acute stroke rat model为题发表在国际学术期刊Stem Cell Reports。 　　现在神经科学家普遍认识到人神经细胞的体内成熟需要相当长的时间，大部分研究显示需要半年至1年以上，这样很容易错失了脑卒中后康复的最佳时间窗口。本研究发现术后及时的运动训练可以显著促进移植人神经干细胞分化及成熟，并与宿主神经元形成神经环路，将这一过程缩短至1-3个月。细胞移植结合运动训练的实验组在脑梗死体积、神经元分化成熟以及宿主神经血管再生等多项指标明显优于损伤对照组、单细胞移植和单运动训练组，同时在运动功能恢复方面也表现最佳。进一步机制研究表明，该组合介入手段创造了一个有利于神经元存活和再生的脑内微环境：损伤灶神经营养因子水平显著增加，血管生成增强，同时炎症和氧化应激水平显著下降；另一方面，神经突触（神经元之间的联系）和神经可塑性具有活动依赖性的特点，运动训练引起相关神经突触活动水平和神经递质水平显著上升，从而促进了损伤神经环路的重建和运动功能恢复。 　　运动训练因其非侵入性、安全低风险以及无副作用等特点，目前已被广泛用于大脑损伤后的恢复。本研究进一步表明运动训练可以促进移植细胞的成熟和整合，神经干细胞移植结合运动训练的组合介入有望为相关神经疾病提供新型治疗方案，对推动神经干细胞的临床转化应用具有积极意义。 　　该论文通讯作者为潘光锦和胡昔权，中山大学博士生吴睿、广州健康院副研究员郭宜平和中山大学附属三院医师张丽颖为本文共同第一作者。研究得到来自国家自然基金委、广东省和广州市等项目经费支持。
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  • 《梳理纳米线》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-07-03
    • 我们的细胞让机器变得舒适。可嵌入传感器记录神经元如何以及何时发射;电极激发心脏细胞击败或脑细胞射击;类神经元装置甚至可以促进植入大脑后更快的再生长。 很快，所谓的脑机界面可以做得更多：监测和治疗帕金森病等神经系统疾病的症状，提供设计人工智能的蓝图，甚至可以实现脑 - 脑通信。 为了实现可达到的和不切实际的，设备需要一种方法来逐字深入我们的细胞以进行侦察。我们对神经元如何工作的了解越多，我们就越能用我们的机器模拟，复制和处理它们。 现在，在Nature Nanotechnology上发表的一篇论文中，Joshua和Beth Friedman大学教授Charles M. Lieber介绍了他最初用于细胞内记录的纳米级设备的更新，这是第一个用于记录活细胞内电子颤动的纳米技术。九年后，利伯和他的团队设计了一种方法，可以同时制造数千种这样的设备，创建一支纳米级军队，可以加快努力，找出我们细胞内发生的事情。 在利伯的工作之前，类似的设备面临着金发姑娘的难题：太大了，他们会记录内部信号但杀死牢房。太小了，他们没能穿过细胞膜 - 录音结果嘈杂而且不精确。 利伯的新纳米线恰到好处。在2010年设计和报告，原件有一个纳米级“V”形尖端，在“V”底部有一个晶体管。这种设计可以穿透细胞膜，并在不破坏细胞的情况下将准确的数据发送回团队。 但有一个问题。硅纳米线的长度远远超过它们的宽度，使得它们摇摆不定并且难以缠结。 “它们和煮熟的面条一样灵活，”Lieber实验室的研究生Anqi Zhuang说道，他是该团队最新工作的作者之一。 为了制造原始设备，实验室成员必须同时捕获一条纳米线面条，找到“V”的每个臂，然后将线编织到记录设备中。一对设备用了2到3个星期。 “这是非常繁琐的工作，”庄说。 但纳米线一次不制成一个;它们就像它们类似的东西一样集中制造：熟意大利面。利用利伯用于制造第一根纳米线的纳米团簇催化气 - 液 - 固方法，该团队建立了一个环境，使电线可以自行发芽。它们可以预先确定每根导线的直径和长度，但不能预先确定导线的位置。即使它们一次生长数千甚至数百万纳米线，最终的结果却是一堆看不见的意大利面条。 为了解开这个烂摊子，利伯和他的团队为他们松散的煮熟的面条设计了一个陷阱：他们在硅片上制作U形沟，然后在表面上梳理纳米线。这种“梳理”过程解开了混乱，并将每根纳米线沉积成一个整齐的U形孔。然后，每条“U”曲线都得到一个微小的晶体管，类似于它们的“V”形器件的底部。 通过“梳理”方法，利伯和他的团队在相同的时间内完成了数百个纳米线设备。 “因为它们非常一致，所以它们很容易控制，”张说。 到目前为止，张和她的同事们已经使用“U”形纳米级装置记录培养物中神经细胞和心脏细胞的细胞内信号。涂有模仿细胞膜感觉的物质，纳米线可以最小的努力或对细胞的损害穿过这个屏障。并且，它们可以记录与其最大竞争对手相同的精确度的细胞内颤振：膜片钳电极。 贴片钳电极比纳米线大约100倍。顾名思义，该工具会夹住细胞膜，造成不可逆转的损害。膜片钳电极可以捕获细胞内电信号的稳定记录。但是，张说，“记录后，细胞就会死亡。” Lieber团队的“U”形纳米级设备对其细胞宿主更友好。 “它们可以并行插入多个细胞而不会造成损害，”张说。 现在，这些设备非常温和，在记录约10分钟后，细胞膜会将它们推出。为了扩展这个窗口的下一个设计，团队可能会在尖端添加一些生化胶水或使边缘变粗糙，以便导线接近膜。 纳米级器件相对于膜片钳具有另一个优势：它们可以并行记录更多细胞。使用夹具，研究人员可以一次只收集一些细胞记录。在这项研究中，张一次记录了多达10个细胞。 “可能会有更多，”她说。他们一次可以记录的细胞越多，他们就越能看到细胞网络如何在生物中相互作用。 在扩展纳米线设计的过程中，该团队也碰巧证实了一个长期存在的理论，称为曲率假设。在利伯发明了第一批纳米线之后，研究人员推测纳米线尖端的宽度（“V”或“U”的底部）会影响电池对电线的响应。在这项研究中，该团队尝试了多条“U”曲线和晶体管尺寸。结果证实了最初的假设：细胞像一个狭窄的尖端和一个小晶体管。 “包括我们自己在内的许多科学之美在推动假设和未来工作方面面临着诸多挑战，”利伯说。随着它们背后的可扩展性挑战，该团队希望捕获更精确的记录，可能是在亚细胞结构内，并记录生物中的细胞。 但对于利伯来说，一个脑机挑战比其他所有人更具吸引力：“将机器人带入现实。” ——文章发布于2019年7月1日
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