山东大学齐鲁医院神经外科倪石磊教授团队在生物材料领域高水平期刊Biomaterials（中科院一区，IF：15.304）发表了题为“Nervous tract-bioinspired multi-nanoyarn model system regulating neural differentiation and its transcriptional architecture at single-cell resolution”的研究论文。首次构建了一种工程化控制的类脊髓模型系统，并在单细胞尺度揭示了其命运调控机制。倪石磊教授和青岛大学纺织学院吴韶华教授为该论文的共同通讯作者，山东大学齐鲁医院博士研究生李之威和青岛大学纺织学院硕士齐晔为该论文的共同第一作者，山东大学齐鲁医院为第一和通讯作者单位。

神经类器官是体外探究神经系统疾病的重要仿生模型，但哺乳动物的中枢神经系统高度复杂，基于干细胞随机自组装过程的类器官模型常存在可控性差、批次差异和空间特异性低等缺点。近年来，通过组织工程等手段调控仿生模型的细胞动力学行为引起广泛关注。本文中，倪石磊教授团队受真实神经传导束排列结构启发，通过自主研发的纳米纺织加工工艺，首次构建了以纳米纱线为内核、纳米纤维管为外鞘的类脊髓神经模型系统。内核的纳米纱线呈现出取向排列的纳米纤维结构，这与天然传导束的空间排布极为相似;而外部的纳米纤维管则作为人工硬脊膜，提供稳定的腔内微环境。

通过单细胞测序，团队进一步揭示了神经干细胞在三维类脊髓模型中的分化命运。相比二维培养皿培养，类脊髓模型赋予了神经干细胞更强的神经分化潜能，显著提高了兴奋性/抑制性神经元比例，并在CaN/NFATC2转录复合体的介导下，促进其形成了类似早期脊髓的细胞结构和正确的神经环路。总之，该类脊髓模型有望成为新一代的中枢神经系统体外研究工具，其高精度的形状编辑能力，赋予其在多种类型中枢神经系统损伤场景中作为植入物促进修复的临床可能性。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2023.122146