造血干細(xì)胞骨髓移植已經(jīng)成為許多疾病的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，例如血液和淋巴系統(tǒng)癌癥、鐮狀細(xì)胞貧血、遺傳性代謝紊亂和輻射損傷。但是，許多骨髓移植都會(huì)受到患者免疫系統(tǒng)的排斥，甚至導(dǎo)致移植物抗宿主?。╣raft-versus-host disease）而以失敗告終。

間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞（MSCs）可以分泌調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的化合物，在動(dòng)物試驗(yàn)中可以緩解骨髓移植排斥問題。但是，人類患者的臨床結(jié)果卻令人失望。

來自Wyss生物啟發(fā)工程研究所、哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院和哈佛干細(xì)胞倡議的研究人員展示了一種新技術(shù)，能阻止MSCs被體內(nèi)細(xì)胞清除和攻擊，改善小鼠骨髓移植成功率。這項(xiàng)工作發(fā)表在PNAS上。

“據(jù)我們所知，這是例通過單細(xì)胞封裝改善細(xì)胞療法的例子，”文章作者Angelo Mao博士說。“而且我們的膠囊細(xì)胞可被冷凍和解凍，這些基本不影響細(xì)胞性能。”

 

該方法使用微流控裝置在單細(xì)胞上覆蓋一層薄薄的海藻酸鹽水凝膠，封裝效率為90%，與其他方法產(chǎn)生的大體積水凝膠不同，這些微凝膠可以通過靜脈注射輸送。當(dāng)注射入小鼠體內(nèi)后，這種封裝的MSCs在動(dòng)物肺部的存活時(shí)間是“裸露MSCs”的10倍，續(xù)存時(shí)間長達(dá)3天。

研究人員還通過添加另一種海藻酸鹽交聯(lián)的化合物來改良初版本的海藻酸鹽凝膠，使凝膠更堅(jiān)固，能夠更好地抵抗身體免疫系統(tǒng)和清除機(jī)制。新凝膠注射到小鼠體內(nèi)后，它們的持久性比初版本的微凝膠增加了5倍，比裸露的MSCs增加了一個(gè)數(shù)量級。

為了模仿多次注射干細(xì)胞的人類患者，研究人員用含有胎牛血清的培養(yǎng)基（被體內(nèi)識別為外源物）孵育包埋細(xì)胞，再將它們注入小鼠體內(nèi)。這種MSCs的清除率高于未經(jīng)免疫激活的細(xì)胞，但仍比裸露的MSCs低五倍，當(dāng)把這些微凝膠注射入對MSCs有免疫記憶反應(yīng)的小鼠體內(nèi)后，其表現(xiàn)也優(yōu)于裸露的干細(xì)胞。

研究小組將MSCs封包微凝膠與移植骨髓（其中一半與受體小鼠免疫相容，另一半免疫不匹配）一起注射到小鼠體內(nèi)。與未接受MSCs的小鼠相比，接受了封包MSCs的小鼠在9天后其骨髓和血液中同種異源骨髓細(xì)胞比例增加了一倍以上。與裸MSCs相比，封包的MSCs讓同種異源細(xì)胞更大程度地植入了受體骨髓。

“這項(xiàng)研究的優(yōu)點(diǎn)是它使用了一種*非遺傳的方法顯著提高了移植環(huán)境下的細(xì)胞存活率，”Mooney說。“這項(xiàng)技術(shù)很好地補(bǔ)充了基因工程方法，事實(shí)上，它比直接修改免疫細(xì)胞本身更有效率。”

他們希望在不久的將來可以證明該方法的臨床可行性。“這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)解決了骨髓移植和干細(xì)胞治療的多重問題，采用了一種簡潔的、基于生物材料的方法，”Wyss 創(chuàng)會(huì)理事Donald Ingber說。“我們很高興支持這個(gè)項(xiàng)目，并期待微膠囊的其他潛在應(yīng)用以解決藥物和細(xì)胞的呈遞問題。”