● 摘要
脊髓损伤因其高致残性及难以修复性已成为世界医学的难题。国内外学者对脊髓损伤进行了大量的基础和临床研究，但乞今为止尚无有效治疗方法。本研究组采用生物活性材料支架诱导内源性神经发生修复大鼠脊髓损伤取得了疗效，并证明了内源性神经干细胞增殖、迁移到损伤区、分化为成熟神经元并整合入功能神经网络回路即成体内源性神经发生的全过程。 成体内源性神经发生应用于脊髓损伤修复是目前研究的热点，但一系列生物过程变化分子机制的不明确已成为制约治疗方法发展的瓶颈问题。虽然目前已有很多脊髓损伤基因表达调控机制研究，但研究者们倾向于关注某一个基因或某个特定时间点，并鲜有应用生物材料诱导成体内源性神经发生修复脊髓损伤相关基因表达变化的报道。 本研究利用DNA微阵列芯片技术，探究了神经营养因子-3壳聚糖导管移植治疗大鼠脊髓损伤、诱导成体内源性神经发生这一现象下的基因表达动力学规律，揭示了神经营养因子-3壳聚糖导管促进神经发生修复脊髓损伤的分子机制。在芯片杂交后，利用多种分析软件，确定了脊髓再生过程中不同损伤部位、不同时间点的基因差异表达情况。以单纯脊髓损伤为对照，通过对基因的聚类及功能注释分析，提出了损伤区、头端、尾端各自对修复作用的贡献，并阐明了神经发生、神经再生代表性基因及信号通路、转录因子的调节规律。 针对损伤区，利用各时间点的基因表达变化特点构建了一个脊髓损伤后神经发生/瘢痕形成过程中的差异基因动力学表达模型。通过分子生物学定量PCR法和生物信息学权重基因共表达网络分析方法，分析了治疗后脊髓组织基因表达随时间改变的模式及不同生物学过程的基因共表达网络，确定了8个代表性基因的表达变化规律，并揭示了损伤区再生过程中调控神经发生、突触传递、离子转运、神经元相关活动及免疫炎症进程调控等生物过程的向量基因，并在基因水平证明了神经营养因子-3壳聚糖导管对免疫炎症的调控作用。以这些结果构建了一个脊髓损伤及修复的转录本数据库，为阐明神经营养因子-3壳聚糖导管的移植促进脊髓损伤后再生过程的基因表达动力学变化提供了实验依据，为脊髓损伤研究提供重要的分子生物学评价标准，同时为脊髓损伤的基因疗法、脊髓修复组织工程材料的改良提供了新的思路。