近日，濟(jì)南大學(xué)劉宏教授、王樹(shù)萍副教授聯(lián)合山東大學(xué)齊魯醫(yī)院周恒星教授及中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院王澤南研究員提出了一種納米藥物介導(dǎo)的“細(xì)胞內(nèi)小分子/離子風(fēng)暴”激活神經(jīng)再生促進(jìn)脊髓損傷修復(fù)的新方法。相關(guān)成果以“Intracellular small molecule/ion storm from Ca-phytate nanoparticle synergizes neural stem cell therapy and immunomodulation in spinal cord injury”為題發(fā)表在生物材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Biomaterials（IF=12.9）。文章第一作者為濟(jì)南大學(xué)2022級(jí)碩士研究生時(shí)佳培、2024級(jí)博士研究生張朔和山東大學(xué)博士后馮彥斌，通訊作者為劉宏教授、王樹(shù)萍副教授、周恒星教授和王澤南研究員，濟(jì)南大學(xué)為第一完成單位。
脊髓損傷是一種毀滅性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷，多由交通事故、高處墜落等意外事件引起。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約有1500萬(wàn)至2000萬(wàn)人受其影響，每年新增病例近90萬(wàn)。該疾病不僅導(dǎo)致患者感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和自主神經(jīng)功能?chē)?yán)重喪失，造成極高的致殘率，也為家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。當(dāng)前，脊髓損傷的治療面臨兩大核心挑戰(zhàn)：一是受損神經(jīng)元固有的再生能力極弱，二是損傷區(qū)域持續(xù)的炎癥微環(huán)境嚴(yán)重阻礙修復(fù)進(jìn)程。神經(jīng)干細(xì)胞移植雖為再生帶來(lái)希望，但移植后的干細(xì)胞能否成功分化為功能神經(jīng)元，以及如何應(yīng)對(duì)“敵意”的炎癥環(huán)境，是決定療效的關(guān)鍵。因此，理想的治療策略需要“雙管齊下”：既能引導(dǎo)干細(xì)胞定向分化為神經(jīng)元，又能將有害的促炎微環(huán)境逆轉(zhuǎn)為有益的修復(fù)型微環(huán)境。
針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)從天然產(chǎn)物中尋找靈感，設(shè)計(jì)了一種新型的智能響應(yīng)型調(diào)節(jié)劑——植酸鈣納米藥物（Ca-PA NPs），其通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞作用高效進(jìn)入神經(jīng)干細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。在細(xì)胞內(nèi)部的酸性溶酶體環(huán)境中，納米顆粒迅速分解，瞬間釋放出高濃度的游離植酸和鈣離子，形成“細(xì)胞內(nèi)小分子/離子風(fēng)暴”，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞命運(yùn)的精準(zhǔn)調(diào)控。該納米藥物不僅定向誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞向功能神經(jīng)元分化，還可逆轉(zhuǎn)小膠質(zhì)細(xì)胞從促炎M1表型向修復(fù)型M2表型重編程。在脊髓半橫斷損傷的小鼠模型中，納米藥物與神經(jīng)干細(xì)胞共移植后，小鼠的后肢運(yùn)動(dòng)功能、感覺(jué)功能以及自主神經(jīng)功能均得到顯著改善。損傷區(qū)域呈現(xiàn)功能性神經(jīng)元再生及膠質(zhì)瘢痕減少，同時(shí)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)被有效抑制，神經(jīng)再生微環(huán)境得到重塑。這項(xiàng)研究成功開(kāi)發(fā)出一種新型納米調(diào)節(jié)劑，兼具精準(zhǔn)調(diào)控干細(xì)胞命運(yùn)與重塑免疫微環(huán)境的雙重功能，為開(kāi)發(fā)用于脊髓損傷及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的下一代組合型納米藥物提供了全新思路與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。通過(guò)功能化納米藥物的靶向性與遞送效率，該類(lèi)創(chuàng)新制劑有望拓展至阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的治療領(lǐng)域，展現(xiàn)出重要的臨床轉(zhuǎn)化潛力。
近年來(lái)，劉宏教授帶領(lǐng)的濟(jì)南大學(xué)細(xì)胞診療與生物傳感器團(tuán)隊(duì)在干細(xì)胞治療及生物檢測(cè)領(lǐng)域取得多項(xiàng)原創(chuàng)突破性研究成果（Adv.Mater.,Adv.Funct.Mater.,ACS Nano,Biomaterials,Adv.Sci.,Adv.Healthc.Mater.,Small,BMEMat）。相關(guān)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家高層次青年人才計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者計(jì)劃、濟(jì)南市科技局和濟(jì)南大學(xué)的大力支持。
原文信息：
Shi J, Feng Y, Zhang S, et al. Intracellular small molecule/ion storm from Ca-phytate nanoparticle synergizes neural stem cell therapy and immunomodulation in spinal cord injury. Biomaterials. 2025. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123708
撰稿：王樹(shù)萍 編輯：劉孟頔 編審：張偉
