生物材料：讓干細(xì)胞再生療法離現(xiàn)實(shí)更近

撰文：小明月

來源：干細(xì)胞者說

加拿大多倫多大學(xué)研究人員開發(fā)出一種水凝膠生物材料，有助于保持細(xì)胞活性，也能使它們更好地結(jié)合成組織。兩項(xiàng)早期試驗(yàn)顯示，運(yùn)用這一材料能在一定程度上逆轉(zhuǎn)失明，并幫助中風(fēng)動(dòng)物恢復(fù)。相關(guān)論文發(fā)表在《Stem Cell Reports  》上。

研究人員正在開發(fā)疾病或外傷性神經(jīng)損傷的新療法，新成果是其中一部分。他們把干細(xì)胞裝入一種水凝膠后移植到小鼠眼睛和腦中，發(fā)現(xiàn)能促進(jìn)其恢復(fù)損壞的功能。水凝膠由兩種成分構(gòu)成——甲基纖維素和透明質(zhì)酸，前者能形成凝膠并把細(xì)胞聚在一起，后者則有助于細(xì)胞存活。

干細(xì)胞在治療領(lǐng)域很有前景，有望培養(yǎng)替換用的組織和器官。雖然在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)干細(xì)胞很容易，但要把它們移植到身體需要的地方，就會(huì)有很多問題。身體環(huán)境極為復(fù)雜，移植的干細(xì)胞通常會(huì)死，或不能很好融入周圍組織。 

水凝膠，當(dāng)時(shí)只是作為一種泡狀包裹，在轉(zhuǎn)移和植入干細(xì)胞過程中讓細(xì)胞聚在一起。而現(xiàn)在，水凝膠不僅能把細(xì)胞聚在一起，還能直接促進(jìn)干細(xì)胞存活并結(jié)合在一起，這讓干細(xì)胞療法離現(xiàn)實(shí)更近。 

在其中一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員用干細(xì)胞培養(yǎng)了感光受體，把它們裝入水凝膠注射到失明小鼠的眼睛里。隨著越來越多的細(xì)胞存活、生長(zhǎng)在一起，小鼠在一定程度上恢復(fù)了視力。檢測(cè)顯示，它們的瞳孔反應(yīng)恢復(fù)了約15%，眼睛開始能探測(cè)到光并有所反應(yīng)。在另一項(xiàng)研究中，研究人員將干細(xì)胞注入近期中風(fēng)的小鼠腦中。幾周后，小鼠的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性開始有所提高。

研究人員指出，水凝膠能在眼睛和大腦中促進(jìn)細(xì)胞存活，就可能用于身體其他更多部位的細(xì)胞移植。水凝膠還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)它把細(xì)胞送到指定地點(diǎn)后，就會(huì)降解并在幾周內(nèi)被身體吸收。

2

MSCs微球+水凝膠，可促進(jìn)傷口愈合

傷口愈合是一個(gè)涉及多種細(xì)胞類型和生物活性因子的復(fù)雜過程。然而，傷口的大小、位置和炎癥反應(yīng)都可能影響傷口愈合進(jìn)程。與生物惰性敷料相比，重組生長(zhǎng)因子如血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）的局部遞送可刺激肉芽組織和上皮形成，進(jìn)而加速傷口愈合。

本文通過改變纖維蛋白水凝膠的物理特性，增加間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）球體中VEGF和PGE2的產(chǎn)生和生物活性，從而促進(jìn)傷口愈合。

相關(guān)資料：

[1] Engineering Fibrin Hydrogels to Promote the Wound Healing Potential of Mesenchymal Stem Cell Spheroids

3

干細(xì)胞外泌體+水凝膠，可促進(jìn)軟骨關(guān)節(jié)再生

關(guān)節(jié)軟骨幾乎沒有先天自愈的再生能力是目前臨床治療中面臨的巨大挑戰(zhàn)，干細(xì)胞衍生的外泌體（SC-Exos）是一種重要類型的細(xì)胞外納米泡，對(duì)于代替基于干細(xì)胞的治療的軟骨再生顯示出巨大的潛力，然而目前還沒有有效的給藥方法能夠在軟骨缺損部位持久保留外泌體，并讓其有效發(fā)揮修復(fù)作用。不過，日前上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院的汪泱研究員和華東理工大學(xué)的研究人員合作開發(fā)的光誘導(dǎo)亞胺交聯(lián)水凝膠膠或?qū)⒏淖冞@一現(xiàn)狀。

圖：修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨全層缺損治療結(jié)果

據(jù)悉，光誘導(dǎo)亞胺交聯(lián)水凝膠膠呈現(xiàn)出優(yōu)良的操作能力、生物相容性和最重要的軟骨整合能力，可作為外泌體支架用作軟骨再生的無細(xì)胞組織補(bǔ)?。‥HG），研究發(fā)現(xiàn) EHG 可以將外泌體保留在內(nèi)部并在體外調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞和hBMSCs。此外，EHG 還可以與自身軟骨基質(zhì)整合，促進(jìn)細(xì)胞沉積在軟骨缺損部位，最終促進(jìn)軟骨缺損的修復(fù)，研究人員表示，希望 EHG 組織補(bǔ)丁能提供一種新的無細(xì)胞支架材料用于幫助傷口修復(fù)。

相關(guān)資料：

[1] Mesenchymal stromal/stem cell-derived extracellular vesicles promote human cartilage regeneration in vitro.

[2] Integration of Stem Cell-Derived Exosomes with In Situ Hydrogel Glue as a Promising Tissue Patch for Articular Cartilage Regeneration

4

MSCs+可注射膠原支架，可用于卵巢功能再生

智能型膠原支架猶如一個(gè)供干細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的“溫床”。干細(xì)胞和生長(zhǎng)因子具有修復(fù)功能，但因其體積小，在豐富血流的作用下，很難作用于受損部位。因此，如何將注入到體內(nèi)的干細(xì)胞固定在需要它們的地方，成為一大難題。

中科院遺傳發(fā)育所再生醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人戴建武團(tuán)隊(duì)研制出一種可以注射的智能型膠原支架材料，以水凝膠形式存在，在與干細(xì)胞充分混合后注入患者卵巢內(nèi)，形成一個(gè)供干細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的“溫床”，以保證其僅限于卵巢內(nèi)“活動(dòng)”，解決了這一難題。

同時(shí)，MSCs 附著在膠原支架材料上，通過支架幫助干細(xì)胞定植、分化，修復(fù)早衰的卵巢，使患者能夠重獲生育能力。并且，膠原支架在完成“任務(wù)”之后，通常持續(xù)數(shù)月左右就會(huì)自然降解，對(duì)人體無傷害。

在體外、臨床前研究基礎(chǔ)之上，項(xiàng)目通過國家衛(wèi)計(jì)委備案后，此項(xiàng)研究從2015年7月到2016年7月入組14例POF患者，進(jìn)行膠原/UC-MSCs或UC-MSCs移植治療POF患者的單中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)（Clinical Trial 注冊(cè)號(hào): NCT02644447）。

臨床研究結(jié)果顯示：膠原/UC-MSCs或UC-MSCs卵巢內(nèi)移植可恢復(fù)POF女性的卵巢功能，包括降低FSH水平，提高雌激素濃度，部分改善卵巢內(nèi)血流，促進(jìn)卵泡活動(dòng)。其中2例患者獲得自然妊娠。此外，所有移植的患者無不良反應(yīng)發(fā)生，隨訪1年后各項(xiàng)生理指標(biāo)正常。這些結(jié)果為干細(xì)胞聯(lián)合醫(yī)用膠原移植治療POF打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

相關(guān)資料：

[1] Transplantation of UC-MSCs on collagen scaffold  activates follicles in dormant ovaries of POF patients with long history of infertility. Sci China Life Sci 61