生物材料：讓干細胞再生療法離現(xiàn)實更近

撰文：小明月

來源：干細胞者說

加拿大多倫多大學研究人員開發(fā)出一種水凝膠生物材料，有助于保持細胞活性，也能使它們更好地結合成組織。兩項早期試驗顯示，運用這一材料能在一定程度上逆轉失明，并幫助中風動物恢復。相關論文發(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)能促進其恢復損壞的功能。水凝膠由兩種成分構成——甲基纖維素和透明質酸，前者能形成凝膠并把細胞聚在一起，后者則有助于細胞存活。

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

水凝膠，當時只是作為一種泡狀包裹，在轉移和植入干細胞過程中讓細胞聚在一起。而現(xiàn)在，水凝膠不僅能把細胞聚在一起，還能直接促進干細胞存活并結合在一起，這讓干細胞療法離現(xiàn)實更近。 

在其中一項實驗中，研究人員用干細胞培養(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。隨著越來越多的細胞存活、生長在一起，小鼠在一定程度上恢復了視力。檢測顯示，它們的瞳孔反應恢復了約15%，眼睛開始能探測到光并有所反應。在另一項研究中，研究人員將干細胞注入近期中風的小鼠腦中。幾周后，小鼠的運動協(xié)調性開始有所提高。

研究人員指出，水凝膠能在眼睛和大腦中促進細胞存活，就可能用于身體其他更多部位的細胞移植。水凝膠還有另一個優(yōu)點，當它把細胞送到指定地點后，就會降解并在幾周內被身體吸收。

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MSCs微球+水凝膠，可促進傷口愈合

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

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

相關資料：

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

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干細胞外泌體+水凝膠，可促進軟骨關節(jié)再生

關節(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)，干細胞衍生的外泌體（SC-Exos）是一種重要類型的細胞外納米泡，對于代替基于干細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)揮修復作用。不過，日前上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院的汪泱研究員和華東理工大學的研究人員合作開發(fā)的光誘導亞胺交聯(lián)水凝膠膠或將改變這一現(xiàn)狀。

圖：修復關節(jié)軟骨全層缺損治療結果

據(jù)悉，光誘導亞胺交聯(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胞組織補?。‥HG），研究發(fā)現(xiàn) EHG 可以將外泌體保留在內部并在體外調節(jié)軟骨細胞和hBMSCs。此外，EHG 還可以與自身軟骨基質整合，促進細胞沉積在軟骨缺損部位，最終促進軟骨缺損的修復，研究人員表示，希望 EHG 組織補丁能提供一種新的無細胞支架材料用于幫助傷口修復。

相關資料：

[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

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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供干細胞生長發(fā)育的“溫床”。干細胞和生長因子具有修復功能，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，如何將注入到體內的干細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)學研究團隊負責人戴建武團隊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，在與干細胞充分混合后注入患者卵巢內，形成一個供干細胞生長發(fā)育的“溫床”，以保證其僅限于卵巢內“活動”，解決了這一難題。

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

在體外、臨床前研究基礎之上，項目通過國家衛(wèi)計委備案后，此項研究從2015年7月到2016年7月入組14例POF患者，進行膠原/UC-MSCs或UC-MSCs移植治療POF患者的單中心隨機對照試驗（Clinical Trial 注冊號: NCT02644447）。

臨床研究結果顯示：膠原/UC-MSCs或UC-MSCs卵巢內移植可恢復POF女性的卵巢功能，包括降低FSH水平，提高雌激素濃度，部分改善卵巢內血流，促進卵泡活動。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發(fā)生，隨訪1年后各項生理指標正常。這些結果為干細胞聯(lián)合醫(yī)用膠原移植治療POF打下堅實的基礎。

相關資料：

[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