摘要：脑穿通伤损伤后的功能预后较差，由于缺乏临床认可的再生疗法，临床治疗主要集中在支持性措施上。炎症反应、细胞瘢痕、神经元缺失和有限的神经元再生是修复的关键障碍。穿透性病变会造成直接的轴突剪切/撕裂，或由于波力和神经组织的拉伸造成间接的轴突损伤。神经元外生抑制剂和胶

脑穿通伤损伤后的功能预后较差，由于缺乏临床认可的再生疗法，临床治疗主要集中在支持性措施上。炎症反应、细胞瘢痕、神经元缺失和有限的神经元再生是修复的关键障碍。穿透性病变会造成直接的轴突剪切/撕裂，或由于波力和神经组织的拉伸造成间接的轴突损伤。神经元外生抑制剂和胶质瘢痕的形成是造成修复抑制微环境的主要因素。此外，免疫细胞（小胶质细胞）会对趋化碎片做出反应，并迁移到病变部位释放促炎细胞因子。因此，损伤后的病理过程十分复杂。然而，目前可用的穿透性脑创伤模型存在一些主要局限性。例如：体内系统通量低、不方便且价格昂贵，需要广泛的培训、最佳的动物饲养条件及术前/术后护理设施等。这些方法很少能在单细胞水平上评估生物材料与神经的相互作用，例如通过活细胞成像。诱导体内穿透性损伤的方法包括使用气枪弹丸、锐器重摔、开颅手术和外科手术刺伤；这些方法通常不一致，在没有大量动物的情况下，无法进行可靠的组间比较。对于简单的筛查来说，这种高侵入性测试会带来严重的伦理困境。

器官型神经切片培养是一种定义明确的多细胞系统（复制神经结构和损伤反应），但在技术上具有挑战性，难以扩大筛选规模。三维（3D）器官组织可再现发育中的组织，具有人类/患者特异性，并能密切模拟体内细胞通讯。然而，这种方法培养时间较长，缺乏血管和免疫成分，由于其自由漂浮的特性，机械操作存在问题，而且球形中心会因缺乏营养而缺氧。此外，很少有关于损伤系统的报道，而且这些系统与生物材料的连接也具有挑战性。纯神经细胞培养物或大多数共培养模型往往过于简单，不包含所有脑细胞类型，没有测试对穿透性损伤的反应，而且严重缺乏免疫（小胶质细胞）成分或成熟的神经元网络。我们最近描述了一种植入生物材料的多神经胶质细胞大截面脑损伤模型，以研究星形胶质细胞瘢痕和免疫细胞浸润。该模型的一个主要缺陷是缺乏神经元成分，从而限制了其实用性。

英国纽卡斯尔莱姆下基尔大学医学院的 Divya Maitreyi Chari等在《中国神经再生研究（英文）》（Neural Regeneration Research）2025年第12期发表的研究中，利用二维、高密度多细胞皮质脑片，在体外开发了一种简便的损伤（大切口/划痕伤口）模型。该模型涵盖了参与损伤后病理反应的主要神经细胞类型。重要的是，实验观察到损伤灶的标志性病理反应，包括细胞瘢痕、免疫细胞浸润、前体细胞迁移和短程轴突萌发。为了评估该模型在生物材料筛选方面的潜力，实验通过测试磁性微粒的递送情况，发现损伤激活的免疫细胞对引入的磁性微粒有很高的吸收率，这与体内的研究结果一致。最后，实验证明了在脑片中（在多电极阵列装置中）创建可重现的创伤性损伤是可行的，其特征是损伤部位的局灶性电尖峰丢失，为长期电生理学加组织学检测（长达 35 天）提供了可能性。总之，实验在体外模拟二维多细胞皮层脑细胞片的横断损伤，可结合细胞和电生理学检测损伤/修复情况。这种简化脑损伤模型的病理模拟性和适应性有利于再生神经学中生物材料疗法的测试，并可提供功能性电生理数据。该模型用途广泛、操作简单、成本低廉，可与多种治疗方法和损伤模型配合使用。在添加生物材料后，它还能适应高通量自动分析技术。该模型可适用于不同物种的组织，包括转基因啮齿动物和人体组织。最后，它符合全球减少、替代和改进动物实验的趋势。因此，该模型可为开发生物材料神经疗法的实验研究人员带来重大益处。

文章来源：Wiseman J, Basit RH, Suto A, Middya S, Kabiri B, Evans M, George V, Adams C, Malliaras GG, Chari DM (2025) A macro-transection model of brain trauma for neuromaterial testing with functional electrophysiological readouts. Neural Regen Res 20(12):3539-3552.

来源：中国神经再生研究杂志