DNA四面体在促神经修复药物制备中的用途

技术团队成功合成了DNA四面体。DNA四面体可自主大量地进入神经干细胞内，且具有较好的生物安全性。研究结果表明，DNA四面体能够有效促进神经干细胞的增殖及迁移能力，进行分化诱导后DNA四面体能够有效促进其向神经元分化；并有效调控神经干细胞增殖、迁移及神经元向分化相关基因及蛋白的表达。

背景：

据统计全球有超过30亿人患有神经系统疾病，由神经系统疾病引起的残疾、疾病及过早死亡的总数亦在逐年升高。神经系统疾病，如神经退行性疾病、神经损伤及先天性神经发育性疾病等，存在着治疗选择不足、治疗效果不佳等难题。其中，神经损伤包括中枢神经和周围神经的损伤，不同类型的神经损伤严重程度也是不一样的。神经损伤情况一般会有感觉、运动功能障碍，影响人们的正常生活。因为神经细胞损伤后存在自我修复和更新困难等局限，神经干细胞（neural stem cells，NSCs）治疗越来越备受关注。尽管神经干细胞治疗的临床应用还有一些技术难题需要攻克，目前最关键的还在于植入神经干细胞不能有效地增殖、分化和迁移，进而完成神经损伤修复。因此，保持神经干细胞的存活，并促进神经干细胞的增殖、迁移及分化，有效实现损伤神经组织的再生修复是本研究的主要科学问题。

前沿科研成果：具有促神经修复疗效的DNA四面体药物

移植神经干细胞在神经损伤性疾病的治疗中具有重要的运用前景及潜力。研究表明，神经干细胞移植疗法能够有效治疗阿尔兹海默症、脑卒中、脊髓损伤等神经系统疾病。但是，神经干细胞移植后，面临的存活率不高，增殖、迁移及神经元向分化能力不足等，仍是目前该疗法的主要局限性之一。提高移植后神经干细胞的活性，并有效促进神经干细胞的增殖、迁移及神经元向分化潜力对增加神经干细胞移植疗法具有重要的意义。

DNA四面体是一种新型的DNA纳米材料，目前在生物医学领域有着十分广泛的研究和巨大的潜在运用前景。DNA四面体是由四条单链DNA单链在特定的条件下自组装形成的具有三维结构的DNA纳米材料，而四条单链DNA的碱基序列是严格遵循了“碱基互补配对原则”，进而精确、巧妙地设计出来的。DNA四面体合成方法简便、产率较高，对特异性或非特异性核酸酶的耐受性均较普通的线性DNA更佳，且具有良好的生物相容性、生物安全性和生物可降解性。

基于以上所述，我们的技术团队探究DNA四面体对神经干细胞的增殖、迁移及神经元向分化的影响，并将DNA四面体与神经干细胞联合移植运用于治疗脊髓损伤。

研究方法：

采用AFM、TEM、和PAGE等方法鉴定DNA四面体tFNA的合成；共聚焦显微镜和流式细胞术检测DNA四面体进入神经干细胞的能力；CCK8和流式细胞术检测DNA四面体对神干细胞增殖等影响；qPCR、WB检测DNA四面体对神经干细胞的增殖、迁移及神经元向分化相关基因和蛋白的调控。

实验结果：

技术团队成功合成了DNA四面体。DNA四面体可自主大量地进入神经干细胞内，且具有较好的生物安全性。研究结果表明，DNA四面体能够有效促进神经干细胞的增殖及迁移能力，进行分化诱导后DNA四面体能够有效促进其向神经元分化；并有效调控神经干细胞增殖、迁移及神经元向分化相关基因及蛋白的表达。

研究结论：

本发明的DNA四面体容易被神经干细胞摄取，可以明显增加小鼠神经干细胞的增殖、迁移和神经元向分化能力，具有很好的促神经修复能力，并且具有很好的生物相容性。本发明的DNA四面体可以用于制备促神经修复的药物。

发表文献：ACS Appl Mater Interfaces. 2018;10(9):7892-7900，IF=9.5  doi:10.1021/acsami.8b00833

Enhanced Neural Regeneration with a Concomitant Treatment of Framework Nucleic Acid and Stem Cells in Spinal Cord Injury