杂志名称：RegenerativeBiomaterials
影响因子：6.
文献题目：3Dprintedcollagen/silkfibroinscaffoldscarryingthesecretomeofhumanumbilicalmesenchymalstemcellsamelioratedneurologicaldysfunctionafterspinalcordinjuryinrats
第一作者：ChongChen
通讯作者：Li-QunChenandXiao-HongLi
作者单位：AcademyofMedicalEngineeringandTranslationalMedicine,TianjinUniversity,Tianjin,China.
本实验所用产品：RayBioHumanCytokineAntibodyArrayCSeries,RayBiotechInc.Norcross,GA
实验样品：细胞上清
研究背景：
脊髓损伤是一种严重的致残性疾病，现有治疗方法可以对该疾病的神经系统并发症进行对症控制，然而对患者神经系统结构和功能的改善作用甚微。尽管进行了广泛的研究，但仍然没有针对SCI，尤其是完全性SCI的有效和明确的临床治疗。
细胞移植可用于治疗包括SCI在内的中枢神经系统疾病，MSCs移植在临床上受到免疫排斥、致瘤性和伦理问题的限制。许多研究表明旁分泌因子有利于MSCs的治疗效果。越来越多的证据表明，分泌组在MSCs诱导的神经再生中起关键作用。MSCs的分泌组包含许多由生长因子和细胞因子组成的蛋白质，以及外泌体和微泡的囊泡部分，3D打印的生物材料，不仅可以控制体内分泌组的释放速率，还可以支持MSCs的粘附、存活、迁移和分化。天津大医院研究院李晓红教授与陈力群副教授最近的研究表明，基于神经营养因子的组织工程技术有望成为治疗SCI的一种策略。
胶原蛋白作为一种天然的细胞外基质成分，因其优异的生物相容性、生物降解性、低免疫原性和细胞粘附性而被广泛用于各种组织工程研究。一些限制，如机械性能差、可操作性弱、胶原蛋白降解快等限制了其临床应用[45]。丝素蛋白具有机械强度、显着的弹性和环境稳定性。丝素蛋白目前被用作软组织工程和重建的生物材料。在胶原蛋白中添加丝素蛋白可以弥补单独使用胶原蛋白支架的不足。在本研究中，研究团队尝试制备吸附人脐带间充质干细胞（HUCMSCs）分泌蛋白组的3D打印胶原蛋白/丝素蛋白支架，旨在研究植入支架的修复效果及其重建神经网络的潜力。
3.1HUCMSCs形态及特征蛋白鉴定
通过使用相差显微镜观察p3代的梭形HUCMSC（图1A）。通过荧光显微镜检测hUCMSCs中表面标志物CD90和CD的表达（图1B-D）。流式细胞仪检测结果显示，CD90、CD、CD73的表达率均大于95%，也证明hUCMSCs提取成功，hUCMSCs纯度满足本实验要求（图1E-H）。
3.2高通量抗体芯片研究HUCMSCs-分泌组（ST）蛋白
为了确定HUCMSCs分泌组中的治疗分子介质，使用RayBiotech高通量抗体芯片（AAH-CYT-）分析ST中种关键信号蛋白的水平。细胞因子抗体阵列的结果表明，在分析的种蛋白质中，ST含有79种蛋白质。
3.33D-C/S+ST的表征
使用3D生物打印机制备3D-C/S+ST（3D胶原蛋白/丝素蛋白支架）（图2A）。3D支架是多孔的，有利于细胞粘附和生长。研究中的3D-C/S和3D-C/S+ST均表现出良好的结晶度，有利于支架稳定性的形成和降解速率的控制。
3.43D-C/S+ST表现出良好的细胞相容性
3D-C/S+ST和3D-C/S支架均具有细胞相容性，与3D-C/S组相比，3D-C/S+ST组更利于细胞生长。3D-C/S+ST和3D-C/S表现出良好的细胞相容性，因此具有植入体内进行生物医学研究的潜力。
3.53D-C/S+ST植入物释放的HUCMSCs-ST促进SCI后的运动功能和电生理活动
术后3～8周，3D-C/S+ST组左右后肢BBB评分显着高于SCI组和3D-C/S组（P0.05）（图4A-B)。术后8周，与SCI组（P0.01）和3D-C/S组（P0.05）相比，3D-C/S+ST组BBB评分显着升高（图4C-D）。
3.6MRI和DTI提示植入3D-C/S+ST增强脊髓损伤后神经纤维束再生
3D-C/S+ST的植入可能有助于宿主脊髓中神经纤维束的再生。
3.73D-C/S+ST植入显着减少空洞形成，促进损伤部位神经纤维再生和髓鞘再生
术后8周对损伤脊髓进行组织学分析。肉眼观察表明，3D-C/S+ST组损伤区域与宿主组织的连接和整合比SCI组和3D-C/S组更好（图7A）。结果表明植入3D-C/S+ST可以促进损伤部位的髓鞘再生。
讨论
越来越多的研究表明，源自MSCs的分泌组可以成为MSCs移植的理想替代品。源自HUCMSCs的分泌组包含多种蛋白质。因此，研究团队假设分泌组在治疗SCI方面可能具有良好的治疗潜力。在这项研究中，研究团队制作了3D打印的胶原蛋白/丝素蛋白支架，吸附了HUCMSCs的分泌组，并将支架植入大鼠脊髓的损伤区域，完成脊髓横断。结果表明，与3D-C/S相比，3D-C/S+ST可进一步促进神经再生，相应改善运动功能。分泌组对SCI修复的益处与这79种蛋白质有关。SCI后自发再生能力差归因于许多复杂的生物过程。SCI后形成的微环境抑制有效的轴突再生。
细胞因子抗体芯片的结果表明，在分析的种蛋白质中，源自人脐带间充质干细胞的分泌组含有79种蛋白质。分泌组中中枢神经系统疾病的治疗与多种因素有关，而不是单一因素。
研究团队证明了携带MSCs分泌组的3D打印胶原蛋白/丝素蛋白支架通过在大鼠SCI后桥接脊髓损伤以部分重建神经元回路来改善神经功能障碍，这表明植入携带MSCs分泌组的3D打印胶原蛋白/丝素蛋白支架有可能成为一种新颖且更安全的SCI修复疗法。