近日，同济大学附属同济医院程黎明教授团队在国际纳米科技著名期刊ACS Nano上在线发表了题为“Immunomodulatory Layered Double Hydroxide Nanoparticles Enable Neurogenesis by Targeting Transforming Growth Factor-β Receptor 2”的研究论文。研究结果显示，层状双氢氧化物（LDH）纳米材料可改善免疫微环境，重塑神经环路，从而为脊髓损伤治疗带来新希望。

脊髓损伤（SCI）是中枢神经系统最常见的重大损伤之一，往往导致神经元死亡及轴突断裂，并伴有级联式炎症反应等继发性损伤，形成抑制性病理微环境。其治疗难点在于如何改善损伤区的免疫微环境，从而实现神经再生和功能重塑。近年来，利用功能性生物材料改善和重建免疫微环境成为一种很有前景的脊髓损伤修复策略。

程黎明教授团队依托“脊柱脊髓损伤再生修复”教育部重点实验室，在国家重点研发计划“基于动员内源性神经干细胞修复脊髓损伤的机制与转化研究”的支持下，研发了一种可生物降解、能调节损伤区免疫细胞分型、抑制炎症反应的层状双氢氧化物（LDH）纳米材料，可显著促进神经干细胞（NSCs）迁移、神经分化，激活L-Ca2+通道并诱导动作电位的产生。将LDH负载神经营养因子NT3后形成纳米复合体系（LDH-NT3）移植于脊髓损伤小鼠损伤区域，在损伤区可见新生BrdU+内源性NSCs和功能神经元，显著提高脊髓损伤小鼠行为学和电生理评价。LDH材料自身即具有促神经再生作用，并且LDH-NT3对脊髓损伤小鼠的脊髓损伤修复效果比LDH组有进一步提高。

图1. 纳米材料LDH和LDH-NT3有效恢复脊髓损伤小鼠的运动功能

研究利用通路分析筛选得到57个基因交错形成与神经前体细胞增殖、免疫功能紊乱等功能相关的蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络图，其中转化生长因子受体2（TGFBR2）与神经再生和免疫调控的生物学过程高度相关，是LDH促进脊髓损伤修复的关键基因。在病变部位进行巢蛋白和TGFBR2的免疫荧光染色，结果表明，其在LDH及LDH-NT3移植组的新生神经区均有共表达。LDH可通过对TGFBR2的激活，诱导小胶质细胞和巨噬细胞的M2表型极化，有效改善免疫微环境。

图2. 材料移植后改善损伤区免疫微环境并促神经细胞新生

该项研究发现LDH可构建适合脊髓损伤修复的免疫微环境，并可负载各类神经营养因子，揭示了材料改善微环境的膜受体靶点和促神经再生的关键分子机制，为脊髓损伤治疗提供生物材料免疫调控新策略。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.0c08727