Doyeon古/加州大学洛杉矶分校
含有单个细胞(绿色)和腔内分泌的细胞外囊泡(洋红色)的纳米小瓶。
发现
在一项采用心肌梗死实验室模型的新研究中，选择特定细胞用于一项研究性治疗，可以改善心脏功能的恢复。心肌梗死是心脏病发作的医学术语。由加州大学洛杉矶分校加利福尼亚纳米系统研究所和哥伦比亚大学的研究人员领导的一个研究小组开发了一种分选方法，并根据干细胞释放的参与细胞通讯的囊泡数量对干细胞进行了分组。用高分泌细胞治疗可使心脏功能恢复到心肌梗死损伤前的类似状态。
背景
许多正在开发的治疗严重疾病的方法使用细胞作为治疗分子的输送装置或作为治疗本身。一些使用间充质干细胞(MSCs)，一种在脂肪组织或骨髓中发现的细胞群。心脏病是美国乃至全世界最常见的死亡原因，为了对抗心脏病，一种方法旨在通过输送称为细胞外囊泡的自然产生的细胞分泌物来治愈心肌梗死后受损的心肌。
细胞外囊泡是体内细胞相互沟通的一个方面。它们是由蜡状的、富含蛋白质的膜组成的，膜内可以携带DNA和RNA指令。这些囊泡通常参与减少炎症或促进愈合，与较小的信号蛋白或激素相比，这些囊泡被认为可以传递更多的信息。
尽管在临床前研究中，msc递送的囊泡在心脏组织再生方面是有效的，但在患者研究中很难复制这一成功。部分原因可能是来自不同患者或组织的间充质干细胞的囊泡生成速率差异很大。迄今为止，在细胞本身上还没有已知的标记物可以用来预测哪些细胞会分泌更多的囊泡，也没有方法根据这一重要功能对细胞进行分类。
方法
研究小组使用纳米瓶对间充质干细胞进行分类，纳米瓶是CNSI研究人员开发的微小碗状水凝胶容器。纳米小瓶的内部装饰着特定的蛋白质和抗体，MSCs和囊泡可以附着在这些蛋白质和抗体上，这使得研究人员能够单独捕获细胞，并使用实验室中的标准仪器根据它们释放的囊泡数量进行过滤。
当高分泌MSCs在培养中生长两周时，扩大的群体保持高产量，比低分泌MSCs生长得更快。科学家们评估了MSCs中表达的基因，发现与再生和血管生长有关的基因在高分泌细胞中被激活的水平更高。
采用高、低分泌MSCs治疗两组小鼠心肌梗死。28天后，两组患者的两项心脏功能指标均有所提高，而对照组患者的两项指标均有所下降。值得注意的是，那些接受高分泌细胞治疗的人达到了接近心脏受损前的基线水平。
影响
这项研究的证据表明，分离和培养释放更多囊泡的间充质干细胞可以在心脏病发作后带来更好的结果，这项研究可以为实现细胞疗法有益于人类健康的潜力提供一条途径。更广泛地说，这些发现表明，如果使用纳米小瓶来选择更高产量的治疗性分泌物，其他基于细胞的治疗可能更有效。对高分泌细胞进行分选同样可以提高实验室中细胞衍生药物的生产效率。
加州大学洛杉矶分校的CNSI仔细观察了加州大学洛杉矶分校开发的纳米瓶，这是一种水凝胶颗粒，可以为单个细胞提供数百万个悬浮孔。它们由工程生物材料制成，可以很容易地用不同的生物分子(如抗体和抗原)进行修饰。作者
该研究的通讯作者是Dino Di Carlo，加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的Armond and Elena Hairapetian工程和医学教授，也是CNSI和加州大学洛杉矶分校Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的成员，以及哥伦比亚大学生物医学工程教授Ke Cheng。该研究的共同第一作者是2023年在加州大学洛杉矶分校获得博士学位的具斗渊(音译)和北卡罗莱纳大学教堂山分校和北卡罗莱纳州立大学的肖成(音译)。其他合著者包括加州大学洛杉矶分校的Shreya Udani, Sevana Baghdasarian和Natalie Tsubamoto;哥伦比亚大学朱大帅、胡士奇;Xsome生物科技李俊郎;Cytek Biosciences的Brian Hall;以及宾夕法尼亚大学的Jina Ko。
披露的信息
迪卡洛和加州大学在partilion Bioscience公司有经济利益，该公司正在将纳米技术商业化。
杂志
这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
资金
这项研究得到了美国国立卫生研究院、美国心脏协会和陈-扎克伯格倡议的支持。
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