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通過調節水凝膠的可降解性調控神經祖細胞的命運發展

發布時間：2020-08-28 作者：Giruy 分享到：

將神經祖細胞（NPCs）遞送到神經系統損傷部位是恢復神經功能的一種很有前景的方法。NPC是一種多能細胞，可以分化成中樞神經系統中的成熟功能細胞類型，例如神經元和少突膠質細胞。因此，NPC具有一種潛在**作用，可以通過移植以替換受損或患病的組織。NPC也將可溶性信號因子分泌到組織微環境中，用來調節神經發育和修復損傷后的組織。因此，移植的NPC也可以充當“活體藥物倉庫”，釋放出可以指導天然組織再生的化學因子。

任何基于細胞的療法中的主要挑戰是，確保細胞在增殖過程以及植入給患者后表現出預期的行為。基于具有可調節生化和生物物理特性的水凝膠的生物材料平臺可以在指導細胞命運方面發揮重要作用。

斯坦福大學的Sarah Heilshorn及其同事研發了一種由工程蛋白組成的水凝膠材料，該材料能夠同時調節其重要的材料特性，包括基質剛度、細胞介導的降解性和細胞粘附性。在這些材料中培養NPC時，作者注意到響應水凝膠降解性的細胞行為發生了**變化。如果NPC可以通過細胞產生的蛋白酶降解并重塑水凝膠，則NPC會在數量上**增加，同時保留干細胞表型的標志物的表達。相反，在難降解凝膠中的NPC不會產生明顯的增殖。

經過進一步的研究發現，細胞核大小和形狀的變化與基質的可降解性相關，這表明可降解性的變化可以調節NPC存儲和訪問其遺傳信息的方式。在具有高可降解性的水凝膠中觀察到NPC具有的更大的核，同時干細胞中活性基因轉錄的特征性蛋白質的標記水平也更高。相反，低降解性水凝膠中的NPC具有較小的核，由無轉錄活性DNA的緊湊區域主導，這些DNA分部在核邊緣處。低降解性凝膠中的細胞還表現出支持核被膜的結構蛋白表達的改變。這些變化通常是細胞靜態表型的特征，在此表型下細胞處于休眠狀態。盡管低降解性凝膠中的NPC不會分裂并且代謝活性低，但它們不會衰老，并且仍然具有活力并保留了神經營養蛋白的表達，該神經營養蛋白是指導神經再生的可溶性因子。

這些結果表明，細胞包裹的水凝膠材料可用于調控嵌入式NPC的命運發展，這可能使得這些細胞在將來被用于不同的**方法。對于組織替代**法，具有高降解性的材料將允許大量的細胞培養并且分化為成熟的細胞類型。相反，對于天然再生**法，在低降解性材料中遞送的NPC可以作為促再生可溶性因子的來源。完整的研究結果發表在Advanced Healthcare Materials中。(DOI: 10.1002/adhm.202000754)

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