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脑出血、脑缺血和脊髓损伤是三类发病率极高的中枢神经损伤。中枢神经损伤后,神经元经历凋亡或坏死,轴突断裂,导致神经功能丧失。促进中枢神经损伤后的神经再生,不仅要促进受损神经元的存活以及轴突生长,还要克服神经再生抑制物的作用,提供良好的再生和修复环境。脑源性神经营养因子(BDNF)是能支持神经元存活,促进其生长、分化,以及维持其功能的蛋白质因子,BDNF对周围神经元和中枢神经元具有广谱的作用。诸多研究结果表明,BDNF能够促进中枢神经损伤后神经再生,对于中枢神经损伤疾病的治疗有重要应用价值。然而,在临床应用中,选择一种合适的BDNF的给药方式对于治疗是十分关键的。简单施加于损伤原位的BDNF不能长时间富集于损伤部位,而是随体液扩散到周围正常组织。扩散导致BDNF的损失,不能维持其有效治疗浓度,治疗效率低。周期性重复给药虽然可以维持损伤部位的BDNF浓度,但是易导致BDNF的过量使用,引发炎症反应和脑部癫痫。我们设想,若使BDNF靶向锚定于神经损伤部位,有针对性地对受损神经元提供神经保护和神经营养作用,就能高效率的促进中枢神经损伤的修复。
我们的针对脑出血,脑缺血,脊髓夹伤这三种中枢神经损伤的特点,确定BDNF的结合靶标。脑出血血肿部位的纤维蛋白、脑缺血梗塞区的层粘连蛋白和脊髓夹伤部位的胶原蛋白为BDNF靶向结合提供了分子靶标。我们利用基因工程方法对BDNF改造,制备出可以特异结合纤维蛋白的FBD-BDNF、可以特异结合层粘连蛋白的LBD-BDNF和可以特异结合胶原蛋白的CBD-BDNF。体外实验中,验证了这三种经改造的融合蛋白都具有与天然BDNF类似的神经营养活性,且与相应的分子靶标具有特异结合能力。体内实验,我们用大鼠脑出血模型、脑缺血模型,脊髓夹闭伤模型分别验证了FBD-BDNF、LBD-BDNF和CBD-BDNF的靶向治疗效果。用于靶向治疗的CBD-BDNF也可以用于对胶原材料进行修饰,构建功能胶原生物材料,促进并引导轴突再生。神经再生抑制物都能激活EGFR,我们用EGFR的中和抗体151IgG消除神经再生抑制物的作用。用CBD-BDNF和151IgG修饰胶原材料,构建出功能胶原材料。用大鼠脊髓半横断损伤模型和全横断损伤模型检验了功能胶原生物材料促进并引导神经再生的作用。