一种能够在无动物成分条件下培养肠道干细胞的技术已经被开发出来。肠道干细胞若由患者自身细胞制备,排斥反应较少,因而被视为治疗疑难肠道疾病的新替代方案。然而,此前由于培养方式必须依赖动物来源成分(异种成分),在安全性和监管问题上始终存在限制。
KAIST表示,生物化学工程学系 Lim Seonggab 教授研究团队与韩国标准科学研究院(KRISS)纳米生物测量组 Lee Taegul 博士研究团队、韩国生物技术研究院(KRIBB)干细胞融合研究中心 Son Miyoung 博士研究团队开展联合研究,开发出一种能够在无异种(Xenogeneic-Free)环境下提升肠道干细胞迁移与再生能力的“高分子基培养平台”,相关成果于23日公布。
联合研究团队首先开发了名为“PLUS(Polymer-coated Ultra-stable Surface,高分子涂层超稳定表面)”的高分子基培养表面技术,该技术可在无动物来源物质条件下使用。
PLUS是一种通过气相沉积方式涂覆的合成高分子表面。研究团队通过精确调控表面能量和化学组成,提高了肠道干细胞的黏附力和大规模培养效率,这是其一大优势。此外,即使在常温下保存3年,也能保持同等的培养性能,因此兼具干细胞治疗剂产业化扩展性和储存便利性。
联合研究团队还通过蛋白质组学(Proteomics)分析证实,在PLUS环境中培养的肠道干细胞,其在细胞骨架重构过程中蛋白质表达大幅增加。所谓蛋白质组学分析,是指对细胞或组织内存在的全部蛋白质种类及其数量变化进行整体分析的方法。
通过这一研究,联合研究团队确认,随着细胞骨架蛋白结合及肌动蛋白(Actin)结合蛋白的表达增加,细胞内部结构得到稳定重组,从而形成了干细胞在基底上更快速、更活跃迁移的动力来源。
(自左起)KAIST 教授 Lim Seonggab、博士 Park Sunghyun、硕士 Seon Sangyu,KRIBB 博士 Son Miyoung,(右上方)KRISS 博士 Lee Taegul、Son Jinkyung。KAIST 提供
View original image特别是通过全息断层显微镜的实时观测结果显示,在PLUS表面培养的肠道干细胞,其迁移速度比传统表面快2倍;在受损组织模型中,仅用1周时间就实现了对受损区域一半以上的修复,再生性能得到验证。
这表明,PLUS不仅能够激活干细胞的细胞骨架活动,还发挥了提升组织再生能力的作用。
联合研究团队开发的PLUS培养平台,被评价为一项可提高由人多能干细胞(hPSC)诱导获得的肠道干细胞大规模培养和临床应用可能性的技术。尤为重要的是,研究团队在无异种成分环境下,阐明了同时增强干细胞生存、迁移与再生能力的机制,为从根本上解决干细胞治疗剂在安全性、生产性及监管方面的问题奠定了基础,具有重要意义。
Lim 教授表示:“本研究的意义在于,提出了一种能够消除干细胞治疗剂对异种成分依赖性,并最大化干细胞迁移与再生能力的合成培养平台。希望本联合研究团队开发的平台,今后能成为改变再生医学领域范式的契机。”
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