近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院巫林平研究員和潘光錦研究員團隊聯合在Journal of Advanced Research發表題為?"A cocktail hydrogel promoting the functional interneurons regeneration of human neural progenitor cells for brain injury therapy"?的研究論文。該研究從材料微納結構調控與組織微環境模擬的雙重維度出發，構建了一種富含神經調控因子的雞尾酒水凝膠，并闡明其在介導人源神經前體細胞（hNPCs）向皮層中間神經元分化及突觸連接形成過程中的作用機制，同時該水凝膠可以促進體內神經血管單元（neurovascular?unit,NVU）的重建，修復受損的腦組織。本研究為腦皮層損傷的細胞替代治療提供了重要的理論依據和新的治療策略。
hNPCs在腦損傷治療中常面臨移植后細胞存活率低、分化譜系不明確以及功能整合效率低下等瓶頸。為解決上述問題，研究團隊通過優化水凝膠關鍵組分濃度與交聯條件，精確調控水凝膠的微納結構特性（如孔徑分布、力學性能和降解速率），構建出一種具有腦組織仿生性的三維支架水凝膠系統。該系統能夠模擬天然細胞外基質（ECM）的生化與力學環境，顯著提升hNPCs的黏附、生存及譜系特異性分化能力。
通過轉錄組測序分析（RNA-seq）與狂犬病毒逆向追蹤技術（rabies virus–based monosynaptic tracing），研究團隊進一步證實該多因子雞尾酒水凝膠可顯著增強谷氨酸能（glutamatergic）神經元亞型的分化效率，并促進其構建功能性突觸連接。該過程主要源于該凝膠所構建的仿生微納結構與生物活性微環境協同作用，在模擬腦組織特征的同時提供持續性神經誘導信號，從而高效驅動hNPCs向功能性中間神經元轉變。
此外，研究團隊發現該多因子雞尾酒水凝膠可在腦損傷區域有效募集宿主內皮細胞并誘導其與移植細胞之間建立宿主細胞-外源細胞的相互作用，從而協同重建具備灌注能力和代謝支持功能的NVU微結構。該結構的形成顯著改善了損傷局部的免疫與代謝微環境，進一步促進hNPCs的存活和向皮層中間神經元譜系轉化，進而重塑受損的腦組織結構并伴隨神經傳導功能的部分恢復，最終在一定程度上改善受損動物的運動協調表現。
廣州健康院巫林平研究員和潘光錦研究員為該論文的共同通訊作者，助理研究員張迪博士和副研究員陳珺博士為共同第一作者。研究項目得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣州市科技重點研發項目、廣東省重大人才工程項目以及香港創新科技基金等經費的支持。
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圖1 構建多因子雞尾酒水凝膠促進皮層中間神經元再生、突觸連接及NVU微環境重塑
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