我國學者在工程化類器官治療脊髓損傷領域取得進展

圖 enTsOrg移植可顯著恢復動物運動和神經功能

　　在國家自然科學基金項目（批準號：82225027、82330062、82271419、92468204）等資助下，同濟大學生命科學與技術學院朱融融教授和同濟大學附屬同濟醫院程黎明教授在工程化類器官治療脊髓損傷領域取得進展，研究成果以“用于脊髓損傷后移植的工程化胸段脊髓類器官（Engineered thoracic spinal cord organoids for transplantation after spinal cord injury）”為題，于2025年10月24日在線發表于《自然·生物醫學工程》雜志（Nature Biomedical Engineering）。論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41551-025-01549-8。

　　脊髓損傷是指由外傷或非外傷因素引起的脊髓結構與功能破壞，導致損傷平面以下出現感覺、運動及自主神經功能障礙（如排尿、排便、體溫調節異常等）的臨床綜合征。脊髓損傷不僅嚴重危害患者身心健康，也顯著加重了社會醫療負擔。由于脊髓不同節段在細胞組成和空間結構方面具有高度特異性，損傷后的神經傳導恢復與運動功能重建一直是臨床治療中的重大挑戰。傳統干細胞移植或脊髓類器官治療難以實現與宿主損傷節段的精準匹配，影響移植物在復雜微環境中的整合與功能發揮。因此，構建能夠高度模擬特定脊髓節段細胞組成與空間結構的類器官，對于推動脊髓損傷精準修復與功能重建具有重要意義。

　　該研究團隊通過層狀雙氫氧化物（Layered Double Hydroxides, LDH）聯合誘導性多能干細胞（Induced Pluripotent Stem Cells，iPSC）三維誘導分化培養技術構建了具備胸段脊髓特異性區域異質性和成熟神經回路結構的工程化胸段脊髓類器官（engineered thoracic spinal cord organoid, enTsOrg）。相比傳統脊髓類器官，enTsOrg表現出高比例的胸段運動神經元（HOXC9⁺/ISL1⁺）、多種成熟神經遞質分泌神經元及背腹（D-V）模式化特征。將enTsOrg移植入T9節段脊髓損傷模型動物后，多種行為學及免疫熒光實驗結果顯示，enTsOrg組小鼠表現出顯著的運動功能恢復及神經環路的重構，并在enTsOrg移植物中發現了與重建步行相關神經回路高度相關的Vsx2⁺/vGlut2⁺關鍵中間神經元。同時，機制研究表明，LDH在類器官構建階段通過激活PTCH1調控Sonic Hedgehog信號通路，并通過調節視黃酸信號，促進胸段運動神經元的精確分化和背腹結構D-V模式化（圖）。

　　該研究實現了針對脊髓特定解剖節段的高精度類器官構建與功能修復，展示了匹配損傷節段的類器官在重建完整神經環路、恢復下肢運動與部分感覺功能方面的顯著優勢，為脊髓損傷的精準治療提供了潛在的策略，也為未來開發按解剖區域定制的脊髓類器官用于疾病模型和臨床移植奠定了基礎。