陳國強(qiáng)課題組在《Advanced Materials》發(fā)表研究文章：利用天然高分子材料聚羥基脂肪酸酯制備細(xì)胞的“諾亞方舟”，輔助干細(xì)胞運(yùn)輸及組織修復(fù)
2018年6月20日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳國強(qiáng)課題組在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)雜志在線發(fā)表題為《細(xì)胞的諾亞方舟：聚羥基脂肪酸酯開放式多孔微球作為一種可用于組織修復(fù)的注射型支架》（A Micro‐Ark for Cells: Highly Open Porous Polyhydroxyalkanoate Microspheres as Injectable Scaffolds for Tissue Regeneration）的研究論文，該工作采用生物材料聚羥基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoate, PHA）和氣-水乳化技術(shù)（gas-in-oil-in-water double emulsion），設(shè)計(jì)出一種直徑為300–360 μm的開放式多孔微球（Open porous microsphere, OPM），為再生醫(yī)學(xué)、微創(chuàng)手術(shù)及干細(xì)胞治療提供一種新的可注射型細(xì)胞載體工具。
PHA-OPM具備了PHA良好的生物相容性、微球的可注射性和組織工程支架的開放式三維空間結(jié)構(gòu)的三重優(yōu)勢，是一種特殊的球狀的三維培養(yǎng)載體。其特殊的開放式多孔結(jié)構(gòu)能在體外培養(yǎng)時(shí)促進(jìn)細(xì)胞向內(nèi)生長；在注射運(yùn)輸過程中起到支撐作用，保護(hù)微球內(nèi)部的細(xì)胞免于擠壓和摩擦；并能實(shí)現(xiàn)動(dòng)物體內(nèi)釋放細(xì)胞和組織修復(fù)的目的。由于PHA-OPM的操作過程和作用與圣經(jīng)中諾亞方舟（躲避災(zāi)害將生命運(yùn)輸?shù)叫麓箨懀┑淖饔煤芟嗨疲訮HA-OPM也被形象地稱為細(xì)胞的諾亞方舟（Micro-Noah's Ark for cells）。
組織工程支架（Tissue engineering scaffolds）在組織醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞治療中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。采用傳統(tǒng)手術(shù)進(jìn)行的支架移植常伴隨著大型開放式手術(shù)和術(shù)后感染等問題，直接影響患者生活。微創(chuàng)手術(shù)具有減少患者痛苦，操作方便，提高臨床安全性等優(yōu)勢，近年來迅速發(fā)展。以聚合物水凝膠和微球?yàn)榇淼目勺⑸渖锊牧鲜悄壳白罴训奈?chuàng)手術(shù)使用的細(xì)胞載體，但也存在不足之處。
該工作通過接種人來源的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSC），證實(shí)PHA-OPM 的細(xì)胞接種率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)微球（PHA-HM），且能持續(xù)生長。通過該課題組自創(chuàng)的魏氏冷凍有序切割法（WEI Frozen Orderly Section）和三維重塑技術(shù)，可清晰地觀察細(xì)胞從PHA-OPM表面向內(nèi)部遷移的過程。該工作還進(jìn)一步證實(shí)，PHA-OPM的開放多孔結(jié)構(gòu)可顯著保護(hù)大部分細(xì)胞免于注射時(shí)產(chǎn)生的壓力和摩擦；也直接影響干細(xì)胞細(xì)胞定向分化和組織修復(fù)等結(jié)果。進(jìn)行hMSC異體成骨修復(fù)測試，利用PHA-OPM為載體的實(shí)驗(yàn)組效果遠(yuǎn)優(yōu)于其他對照組。
除了先進(jìn)的開放式多孔結(jié)構(gòu)，PHA-OPM還具有材料的優(yōu)勢。陳國強(qiáng)課題組一直從事PHA的微生物合成及應(yīng)用研究，其研究成果已代謝工程、生物塑料、再生醫(yī)學(xué)與組織工程、藥物化學(xué)等領(lǐng)域發(fā)表多項(xiàng)成果。大量研究表明，PHA的生物相容性優(yōu)于PLA為代表的其他聚酯材料。主要原因在于，PLA的主要降解產(chǎn)物乳酸為酸性的小分子物質(zhì)，大量釋放將影響細(xì)胞的生長，而PHA的主要降解產(chǎn)物3-羥基丁酸（3-hydroxybutyrate，3HB）的酸性遠(yuǎn)小于乳酸，具有更小的細(xì)胞刺激性，且一定濃度的3HB對細(xì)胞活性存在促進(jìn)作用。因此，受乳酸快速釋放的影響，采用PLA制備的開放式多孔微球（PLA-OPM），不論是細(xì)胞增殖、體外定向分化還是組織修復(fù)都不如PHA-OPM的效果顯著。
清華大學(xué)生命學(xué)院陳國強(qiáng)教授為本工作的通訊作者。清華大學(xué)CLS博士生魏岱旭和生命學(xué)院博士生刀金威為本文共同第一作者。本課題得到了國家自然科學(xué)基金、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心等資助，并得到清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)測試中心、清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心和清華大學(xué)蛋白質(zhì)設(shè)施實(shí)驗(yàn)技術(shù)中心的大力支持。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201802273
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com