前沿研究 | 基於微載體的三維培養系統可顯著提升hUCMSCs的治療潛能
- 分類:公司新聞
- 作者:韦德国际生物
- 來源:韦德国际生物
- 發佈時間:2025-05-29
- 訪問量:517
【概要描述】基於3D TableTrix® 微載體三維培養的hUCMSCs具有增強功能屬性的分子機制。
前沿研究 | 基於微載體的三維培養系統可顯著提升hUCMSCs的治療潛能
【概要描述】基於3D TableTrix® 微載體三維培養的hUCMSCs具有增強功能屬性的分子機制。
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- 作者:韦德国际生物
- 來源:韦德国际生物
- 發佈時間:2025-05-29
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【引言】
急性肝衰竭是全球公共衛生的重大挑戰之一,具有病情兇險、死亡率高的特點,目前尚缺乏有效治療手段。人臍帶間充質幹細胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells, hUCMSCs)因其免疫調節、炎症抑制及旁分泌功能,在組織修復和退行性疾病治療中表現出良好應用前景。然而傳統二維培養條件下,hUCMSCs存在衰老加速、異質性增加、抗氧化能力下降的現象;如何提高hUCMSCs在肝臟中的植入效率也正是促進治療急性肝衰竭療效的重要策略。
2025年4月19日,同濟大學附屬東方醫院/生命科學與技術學院何志穎教授團隊在《Biomaterials》(IF:12.8)上發表題為「Gelatin Sponge Patch Grafting of Microcryogel-Based 3D Mesenchymal Stem Cells for Enhanced Rescue of Acute Liver Failure」的研究論文。
該研究系統闡明了基於韦德国际生物3D TableTrix® 微載體三維培養的hUCMSCs具有增強功能屬性的分子機制。證實3D TableTrix® 微載體培養下hUCMSCs的Hippo信號被抑制同時MAPK通路被激活,從而表現出顯著增強的旁分泌活性(IGF2分泌量提升5.2倍)及抗氧化能力(ROS水平降低42%)。
同時,為了提高hUCMSCs移植後的體內定植效率和定植時間,團隊創新性開發了明膠海綿貼片移植(GSPG)技術,實現了三維培養的hUCMSCs在肝衰竭小鼠模型(Fah-/-小鼠)肝臟內長達6周的駐留。相較於傳統血管輸注,小鼠生存期延長,血清ALT/AST水平顯著降低。
該研究為hUCMSCs治療肝衰竭提供了可規模化生產且具有更優治療潛能的細胞來源,也為高效幹細胞移植治療其他實體臟器疾病提供可行的參考借鑑。
原文連結:
http://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123324
【3D微載體技術及GSPG策略】
截取自原文:Fig1. B-C
研究團隊採用清華大學科技成果轉化企業——北京韦德国际生物科技有限公司自主研發的3D TableTrix® 微載體,通過調控微孔尺寸(15-36 μm)構建仿生肝細胞外基質微環境,顯著提高了hUCMSCs的旁分泌功能、抗氧化能力及機械抗性。
截取自原文:Fig S5. A-C
針對傳統靜脈輸注細胞體內留存率低的難題,研究團隊開發了GSPG策略。通過將3D-hUCMSCs與GM微載體複合於明膠海綿支架並植入肝臟,顯著提升了治療效果。
【實驗結果】
截取自原文:Fig 1. E-H
截取自原文:Fig 2. H / Fig 3. F&I
實驗顯示,hUCMSCs在GM微載體上適應三維微環境後高效增殖,存活率>90%,乳酸脫氫酶(LDH)釋放量顯著降低,表明細胞生存狀態良好。
基因表達分析發現,三維培養的hUCMSCs中細胞外基質重塑基因COL1A1及炎症調控基因(CXCL5、CXCL2、IL-1β)顯著上調,而細胞周期基因(PPP2R2B、CCND2)下調。
進一步實驗證實,三維培養通過激活MAPK通路增強旁分泌功能,VEGF、IGF2和FGF2分泌量較二維組顯著提高。
此外,三維培養組在H₂O₂暴露後細胞存活率達80.2% ± 6.3%,顯著優於二維對照組的38.6% ± 3.2%,且經機械剪切力作用後存活率為81.6%,明顯高於二維組的62%,突顯其抗氧化應激和抗機械損傷的優勢。(更多詳細數據可參見Figure 2-3)
原文:Fig 5
利用IVIS活體示蹤技術,證實靜脈輸注3D-hUCMSCs在48小時內被宿主免疫系統快速清除,而GSPG移植的3D-hUCMSCs在肝內停留時間延長至6周以上。
在Fah-/-小鼠模型中,GSPG組生存期突破4周且顯著優於靜脈輸注組,其血清ALT、AST水平在2周時顯著降低,同時ALB水平升高。
原文:Fig 6
免疫組化證實GSPG組3D-hUCMSCs在移植2周後遷移至肝實質,顯著上調肝組織VEGF和IGF2表達,並降低促炎因子TNF-α和IL-1β的表達水平。
同時,肝組織M2型巨噬細胞標誌物CD206陽性率升高,而總巨噬細胞標誌物F4/80陽性率降低,表明該策略通過重塑免疫微環境促進肝再生。
此外,RNA測序顯示,3D-hUCMSCs中MAPK通路顯著激活從而增強旁分泌因子表達,而PI3K/AKT通路的協同作用進一步抑制細胞凋亡(Caspase-3表達降低,Bcl-2升高)。
在體內,移植的3D-hUCMSCs持續分泌IL-10和IDO,抑制TNF-α和IFN-γ的產生,並可能通過TGF-β誘導調節性T細胞(Tregs)分化,形成免疫耐受微環境。
【研究結論】
本研究首次證實,基於GM微載體的三維培養系統可顯著提升hUCMSCs的治療潛能,而明膠海綿貼片移植策略通過延長細胞體內停留時間,為急性肝衰竭提供了兼具高效性與臨床可行性的治療新方案。這一成果為幹細胞治療在再生醫學中的轉化應用提供了重要技術支撐與理論依據。
【研究技術支持】
①更仿生:由數萬顆彈性三維多孔微載體組成,孔隙率>90%,粒徑大小可控於50-500μm區間, 均一度≤100μm,形成真正的3D仿生培養。
②資質全:該產品已獲得2項CDE藥用輔料資質,登記號為【F20200000496;F20210000003】,3項FDA原料藥及藥用輔料資質,登記號為【DMF:037798、035481;MF:29721】
③易收穫:特異性降解技術裂解微載體,收穫相較於傳統方式更高效更溫和。
④更安全:擁有權威機構出具的裂解殘留檢測、細胞毒性、熱原反應、遺傳毒性、體內免疫毒理學相關質量評價報告以及溶血性、皮下注射局部刺激性、主動全身過敏性、腹腔注射給藥毒性等安全性評價報告。
⑤易放大:通過3D培養方式,結合韦德国际生物3D細胞智造平台全線產品可以實現全自動封閉式大規模細胞培養,實現百億量級細胞收穫。
【關於韦德国际】
北京韦德国际生物科技有限公司成立於2018年,由清華大學生物工程學院杜亞楠教授科研團隊領銜創建,清華大學參股共建。核心技術源於清華大學科技成果轉化,並憑藉此項技術榮登中國科協「科創中國」先導技術榜。作為國家級高新技術企業、國家級專精特新「小巨人」企業、潛在獨角獸企業,更獲得國家科技部多項重點研發專項支持。
作為高質量三維細胞製造專家,韦德国际生物提供基於3D微載體的一站式定製化細胞規模化擴增整體解決方案,打造了原創3D細胞智造平台,實現規模化、自動化、智能化、密閉式的細胞藥物及其衍生品生產製備,以此幫助全球客戶建立最為先進的細胞藥物生產線。在開創【百億量級】幹細胞製備工藝管線後,加速向【千億量級】進發,致力於以3D細胞規模化智造技術賦能細胞與基因治療產業,惠及更多患者。
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