最新封裝技術，可保護移植的幹細胞免受攻擊_風聞

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編譯／花花  審稿／alone  責編／張夢

近日，哈佛大學威斯生物工程研究所和哈佛幹細胞計劃的研究人員展示了一種單細胞封裝技術，有效地保護了移植的間充質幹細胞（MSCs）不被清除並免受免疫攻擊，提高了小鼠骨髓移植的成功率。

目前，造血幹細胞骨髓移植已經成為許多疾病的標準治療方法，包括血液和淋巴系統癌症、鐮狀細胞貧血、遺傳性代謝紊亂和輻射損傷。

不幸的是，許多骨髓移植因患者免疫系統的排斥反應或移植物抗宿主病（移植的骨髓細胞攻擊患者的健康細胞）而失敗，且這兩種情況都有可能致命。

間充質幹細胞（MSCs）能夠分泌調節免疫系統的化合物，在動物實驗中有望緩解這些問題。

間充質幹細胞（MSCs）用處極大。

然而，到目前為止，骨髓MSCs的臨牀結果令人失望，因為它們很快就會從體內清除，並可能引發患者免疫系統的攻擊；而將骨髓MSCs包埋在保護性生物材料中又會形成大而笨重的水凝膠，無法通過靜脈注射給藥，同時還會損害細胞功能。

近日，哈佛大學威斯生物工程研究所和哈佛幹細胞計劃的研究人員展示了一種單細胞封裝技術，有效地保護了移植的MSCs不被清除並免受免疫攻擊，提高了小鼠的骨髓移植的成功率。這項研究發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。

“據我們所知，這是第一個用來改善細胞療法的單細胞封裝案例，但其應用將會越來越廣泛。”第一作者Angelo Mao説 ，“而且，我們封裝的細胞可以被冷凍和解凍，對細胞的性能影響最小，這在醫院和其他治療中心是至關重要的。”

海藻酸鹽水凝膠具有非常好的生物相容性**。**

這一進展建立在該團隊之前開發的一種方法的基礎之上，該方法使用微流體設備在單個活細胞上覆蓋一層薄薄的海藻酸鹽水凝膠，創造出所謂的“微凝膠”。此工藝能夠以90%的效率封裝細胞，得到的微凝膠非常小，可以通過靜脈輸送。

當注射到小鼠體內時，使用這種技術包裹的骨髓MSCs在動物的肺中停留的時間是“裸”MSCs的10倍，並且可以存活長達3天。

由於MSCs的臨牀吸引力在於它們能夠分泌調節人體免疫系統的化合物，因此研究人員測試了微凝膠封裝對MSCs的功能的影響以及其抵抗免疫攻擊的能力。他們對原來的海藻酸鹽微凝膠進行了改進，加入了另一種與海藻酸鹽交聯的化合物，使微凝膠更加堅硬，能夠更好地抵抗人體的免疫系統和清除機制。

他們還培養了封裝後的MSCs，以刺激它們分裂產生更多的細胞。當這些新型微凝膠被注射到小鼠體內時，它們的持久性比以前的微凝膠設計提高了5倍，比裸MSCs更是提高了一個數量級。

為了誘導機體對MSCs的免疫反應，研究小組在含有胎牛血清的培養基中培養了封裝細胞，該培養基會被機體識別為外來物，然後再將封裝細胞導入小鼠體內，結果發現，封裝MSCs的清除率雖然高於未被免疫激活時的清除率，但仍比裸MSCs的清除率的低5倍。當注射到對骨髓MSCs有免疫記憶反應的小鼠體內時（用於模擬人類病人多次注射骨髓MSCs的情況），這種封裝MSCs的效果也優於裸MSCs。

暴露於炎症細胞因子的MSCs通過增加免疫調節基因和蛋白質的表達來做出反應，因此研究人員接下來測試了新型微凝膠封裝是否會影響這種反應。結果發現，當暴露於相同的細胞因子時，裸MSCs和封裝MSCs具有相似的基因表達水平，這表明微凝膠不會損害MSCs的性能。

最後，研究小組將含有MSCs的微凝膠連同移植的骨髓一起注入小鼠體內，其中一半骨髓與受體小鼠免疫相容，另一半是異基因的，即免疫不匹配。與未接受MSCs移植的小鼠相比，接受封裝MSCs移植的小鼠9天后骨髓和血液中的異基因骨髓細胞比例增加了一倍以上。與裸MSCs相比，封裝MSCs還能使同種異體細胞在宿主骨髓中獲得更大程度的移植。

“這項工作的一個優點是，它使用了一種完全非基因的方法來大幅提高細胞在移植環境下的存活率。” David Mooney説，他是海洋生物工程Robert P. Pinkas家族教授。“這項技術很好地補充了基因工程方法，事實上，它可能比直接修改免疫細胞本身更有效。”

威斯研究所的驗證項目計劃支持把這種方法作為治療人類缺血（血管狹窄）的一種可能方法，並希望在不久的將來證明其臨牀可行性。

“這項技術同時解決了骨髓移植和幹細胞治療的多個問題，使用了一種優雅的、基於生物材料的方法，代表了威斯研究所非常重視的跨學科思維，” Donald Ingber醫學博士説，“我們很高興能支持這個項目走向臨牀驗證，我們期待着微凝膠的其他潛在應用，以解決藥物和細胞遞送的問題。”

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：0027-8424

原文鏈接：

https://medicalxpress.com/news/2019-07-transplanted-stem-cells-jobs.html

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