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目的:本课题拟阐明由明胶制备而来、直径在100到200μm的多孔隙微载体支架,联合间充质干细胞作为新型的组织工程方法以治疗大鼠脊髓损伤的机制研究,观察这种组织工程策略是否具有改善细胞生物学功能,以及对于大鼠脊髓损伤的修复作用。方法:体外实验部分首先制备由明胶（Gelatin）构成的微载体支架（Gelatin microcarrier,GM）,随后通过细胞活死染色、逆转录聚合酶链式反应（Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction,RT-PCR）检测间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells,MSCs）接种到明胶微载体支架并与传统二维培养MSCs相区别;通过细胞活死染色、细胞计数试剂盒-8（Cell Counting Kit-8,CCK-8）、RT-PCR、流式细胞分析细胞凋亡以及蛋白质印迹法（Western Blot,WB）检测负载MSCs的明胶微载体支架形成微组织块与不形成微组织块对细胞特性的影响。体内实验部分成功构建大鼠胸十节段的脊髓全横断脊髓损伤模型,将动物分为假手术组、单纯损伤组、明胶微载体支架组以及负载MSCs的明胶微载体支架组,通过行为学评估、影像学检测、组织学切片染色以及WB检测验证负载MSCs的明胶微载体支架对大鼠脊髓损伤的修复作用;最后,收集脊髓损伤组和负载MSCs的明胶微载体支架组大鼠脊髓损伤组织行转录组测序分析,通过生信分析为后续机制探索奠定基础。结果:（1）MSCs接种于明胶微载体支架,在体外培养不同天数（1天、3天、7天）后显示:明胶微载体支架组较传统二维培养组的细胞活性更高,同时通过RT-PCR发现支架组中MSCs的与细胞干性相关的基因（如NANOG、OCT-4）高表达,而与细胞衰老相关的基因表达（如P21、P16）随着培养时间的延长而有所上调,但上升趋势明显低于二维培养组的细胞。利用“自组装性能”发现负载有MSCs的明胶微载体支架在体外培养3天后即可形成具有一定形状的微组织块,通过细胞活死染色、CCK-8实验以及流式细胞仪发现明胶微载体支架形成微组织块后并不会对其负载细胞的活性造成影响,且不会导致细胞的加速衰老或诱导细胞凋亡产生。收集不同时间点（1天、3天、5天）的细胞蛋白行WB检测发现相比于对照组（未形成微组织块的明胶微载体支架组）,明胶微载体支架形成微组织块后其负载的MSCs能够分泌更多的神经再生相关因子如神经营养因子-3（Neurotrophins-3,NT-3）、神经生长因子（Nerve Growth Factor,NGF）、胶质细胞系源性神经营养因子（Glialcellline-derived Neurotrophic Factor,GDNF）。（2）体内实验部分,成功构建大鼠脊髓全横断损伤模型,将负载MSCs的明胶微载体支架移植入脊髓损伤部位,观察周期为4周,通过行为学评估（Basso-Beattie-Bresnahan,BBB）发现实验组（GM+MSC组）大鼠运动水平均分可达到8分,相比于单纯损伤组（SCI组）和单纯支架组（GM组）有明显的运动功能改善;通过动物核磁扫描发现GM+MSC组大鼠损伤部位脊髓组织连续性较好,周围未见明显脑脊液堆积高信号;通过苏木素-伊红染色（Hematoxylin-Eosin Staining,HE）发现GM+MSC组大鼠脊髓损伤部位空洞面积较少,且与炎性反应相关的细胞（如中性粒细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞）浸润情况明显改善;尼氏染色发现GM+MSC组大鼠脊髓损伤部位周围组织中尼氏小体降解情况较SCI组和GM组大鼠明显好转;免疫荧光染色发现仅在GM+MSC组大鼠的脊髓损伤区域发现有微管相关蛋白2（Microtubule-associated protein-2,MAP-2,用于标记正常神经元细胞）和髓磷脂碱性蛋白（Myelin Basic Protein,MBP,用于标记髓鞘）的阳性表达,而与胶质细胞活化相关指标如离子钙结合衔接分子-1（Ionized calcium binding adapter molecule 1,Iba-1,用于标记小胶质细胞）和胶质纤维酸性蛋白（Glial Fibrillary Acidic Protein,GFAP,用于标记星型胶质细胞）在GM+MSC组损伤区域浸润情况明显低于SCI组和GM组。WB检测显示GM+MSC组大鼠脊髓组织内NT-3、NGF、GDNF较SCI组表达量明显增多。最后,我们通过转录组测序检测GM+MSC组和SCI组大鼠脊髓组织中差异基因,并通过生信分析发现相较于SCI组,GM+MSC组中的上调基因主要富集于神经系统传导通路重建以及髓鞘再生方面,而下调基因主要富集在了机体免疫应激反应的激活方面。结论:明胶微载体支架可为MSCs生长提供良好的三维立体培养环境,更好的维护和改善MSCs的生物学功能。该支架联合MSCs后移植入大鼠脊髓损伤模型可以实现损伤部位的神经修复,为脊髓损伤的治疗提供了新的策略。