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北科生物賦能干細胞技術(shù)平臺

2024年最新研究成果

在國際權(quán)威學術(shù)期刊 《Cell & Bioscience》上發(fā)表！

近日，深圳市北科生物科技有限公司研發(fā)中心蔡車國教授和廖延博士團隊在國際權(quán)威學術(shù)期刊 《Cell & Bioscience》（影響因子7.5）在線發(fā)表最新基礎(chǔ)研究論文。論文題目為：“Unveiling the functional heterogeneity of cytokine-primed human umbilical cord mesenchymal stem cells through single-cell RNA sequencing”。

間充質(zhì)干細胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）療法在多種疾病上已經(jīng)取得了顯著效果，特別是在免疫炎癥介導(dǎo)和組織損傷相關(guān)疾病治療中，主要是因為MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力和促組織修復(fù)作用。臨床數(shù)據(jù)展示MSCs治療效果在臨床上存在差異性，究其原因可能與疾病微環(huán)境差異、患者個體差異和 MSCs 異質(zhì)性等因素有關(guān)[1]。基于MSCs可塑性和疾病微環(huán)境的相關(guān)報道，多種方法可增強MSCs的生物學功能，如炎癥因子誘導(dǎo)、缺氧誘導(dǎo)和三維培養(yǎng)等方式[2]。炎癥因子賦能MSCs被認為是模擬體內(nèi)炎癥微環(huán)境的最常用手段之一，可有效提高MSCs的免疫抑制功能(圖1所示)。因此，通過研究不同技術(shù)手段優(yōu)化MSCs的生物學功能，使其定向的增強，從而提高治療效果，特別是開發(fā)為患者定制的賦能型MSCs具有重要意義。

在本研究中，團隊人員通過使用6種炎癥因子體外“賦能”臍帶MSCs后進行單細胞轉(zhuǎn)錄組測序，通過生物信息學分析發(fā)現(xiàn)：IFN-γ賦能的MSCs有效增強其免疫調(diào)節(jié)能力，可通過分泌更多免疫調(diào)控分子（IDO1，PD-L1等）來抑制免疫細胞的增殖和促炎因子表達；TNF-α賦能的MSCs有效增強其趨化潛力，可釋放多種趨化因子（CCL2，CXCL1等）來趨化免疫細胞靠近MSCs；IL-4賦能的MSCs有效增強其分泌膠原的能力，可產(chǎn)生更多種類的膠原蛋白（COL1A1，COL5A1等），在損傷組織的修復(fù)上發(fā)揮作用（圖2所示）。同時，我們也發(fā)現(xiàn)IFN-γ和TNF-α賦能后可以降低臍帶MSCs的細胞異質(zhì)性，可為臨床提供均一化更好的干細胞產(chǎn)品。

圖2 炎癥因子賦能MSCs增強多種特定生物學功能

該研究針對炎癥因子賦能的MSCs繪制了細胞圖譜，不同的炎癥因子賦能的MSCs表現(xiàn)出特定的生物學功能，表明其具有不同臨床應(yīng)用價值。這些發(fā)現(xiàn)為解析MSCs的體內(nèi)生物學功能和精準治療應(yīng)用提供了新思路，對促進臍帶MSCs的治療策略和質(zhì)量控制提供了理論基礎(chǔ)，對臍帶MSCs的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用具有深遠的意義。

該篇論文的發(fā)表，充分展示了北科生物在科研和技術(shù)創(chuàng)新方面的實力，為賦能間充質(zhì)干細胞臨床轉(zhuǎn)化提供重要理論依據(jù)。同時，該論文的第一作者胡志偉（湖南大學生物醫(yī)學工程碩士，北科生物研發(fā)工程師），擅長利用生物信息學手段解析和預(yù)測干細胞生物學功能，為干細胞新技術(shù)研發(fā)提供重要支撐，也充分體現(xiàn)了北科生物在研發(fā)上實施的多元化技術(shù)人才儲備策略。

論文鏈接：

https://cellandbioscience.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13578-024-01219-3

參考文獻：

[1] Mehdi, Najar, Rahma, Melki, Ferial, Khalife, et al. Therapeutic Mesenchymal Stem/Stromal Cells: Value, Challenges and Optimization. Front Cell Dev Biol. 2022:9:716853.

[2] Vitale, Miceli, Giovanni, Zito, Matteo, Bulati, et al. Different priming strategies improve distinct therapeutic capabilities of mesenchymal stromal/stem cells: Potential implications for their clinical use. World J Stem Cells. 2023;15(5):400-420.