近日，一項由西交利物浦大學西浦慧湖藥學院阮剛博士領銜的研究發現了一種將納米粒子遞送入干細胞的新方法。該研究成果讓控制干細胞分化、提高干細胞定向分化效率變得更為容易，助力再生醫學的發展。
該研究獲國際納米技術領域頂級期刊——美國化學學會《納米快報》（Nano Letters）刊登，并被評選為補充封面。
論文的通訊作者阮博士表示：“我們研究出的新方法有望能更快、更有效地將遺傳信息遞送給干細胞，從而控制干細胞分化?！?/p>
再生醫學利用了人體干細胞能分化為其他類型細胞的特性，這些細胞則對人體組織和器官的再生至關重要。若能將干細胞的這一潛力加以利用，就能為許多疾病提供有前景的治療方法。
為了控制干細胞分化后的細胞種類，科學家需要將遺傳信息插入干細胞的細胞核，重新編輯細胞基因，就像列車員通過調整軌道來改變火車的方向一樣。
然而，和人類的皮膚一樣，干細胞具有強大的保護機制，阻止外來物質進入。因此，如何將遺傳信息遞送進干細胞，控制干細胞的分化，長久以來一直困擾著學界。
該研究團隊用大鼠干細胞進行實驗，經過不懈努力，最終發現了一種突破干細胞保護屏障的方法。
西交利物浦大學西浦慧湖藥學院的溫曉薇博士也是該研究的通訊作者，她補充道：“用這種新方法控制干細胞分化，意味著我們可以減少細胞浪費，用更少的細胞實現組織、器官的修復和再生，從而提高干細胞療法的效率?！?/p>
“使用干細胞而非數量有限的捐贈器官，還能降低治療成本，并提高患者的生存質量?！?/p>
突破重重障礙
此前一項研究中，團隊發現，納米粒子會被困在氣泡狀的囊泡中，無法進入干細胞，但當時并不清楚原因。
為了攻克干細胞遞送屏障，團隊著手研究如何促進納米粒子從囊泡中逃逸出來。納米粒子如帶上遺傳信息，就能控制干細胞向其他細胞定向分化。
“我們嘗試了許多對其他種類細胞有效的方法，但大部分都不幸失敗了?！比畈┦空f。
“最終我們發現，將納米粒子包覆在一種聚合物中，能幫助它們進入干細胞?！?/p>
“與未被包覆的納米粒子不同，包覆聚合物的不會被困在囊泡中，而且似乎可以完全繞過囊泡，更直接地進入干細胞。”
“我們當時其實并沒預料到這種方法會成功。”
目前尚不清楚這種聚合物起作用的原理，但這一發現能提升向干細胞遞送遺傳信息的有效性，從而使控制干細胞分化更容易。
然而研究團隊也認識到，把這種方法用到臨床上還有相當一段路要走。
阮博士說：“我們不僅需要進一步優化遞送過程，還要精確控制遞送時間。”
“但無論如何，這都是我們朝正確方向邁出的一大步?！?/p>
巧用干細胞
溫博士解釋了如何用這項新技術來發揮干細胞的潛力。
“我們體內的干細胞數量隨著衰老而急劇減少，為了利用干細胞能再生受損組織和器官的潛力，我們需要將它們植入人體?！?/p>
“然而，干細胞一般在移植入人體后的一周內就會死亡，但分化成其他類型的細胞卻需要大約四周的時間?！?/p>
“在實驗室環境下，我們可以體外培養干細胞分化為其他細胞。用我們發現的新方法，將攜帶有特定遺傳信息的納米粒子遞送到干細胞中，使其分化成特定類型的細胞，一旦干細胞分化成目標細胞類型，我們就把它們放入體內受損組織處，這樣它們就能幫助修復組織?！?/p>
“破壞”帶來發現
盡管“包覆后的納米粒子更容易進入干細胞”這一發現有助于解決遞送問題，但為什么干細胞如此難以進入的根本問題仍然存在。
因此，團隊研究了干細胞周圍的保護屏障——細胞膜，希望找出是什么讓干細胞難以穿入。
團隊成員從六只大鼠身上采集了干細胞樣本，并用一種叫超聲波發生器（類似迷你風鉆）的裝置進行破壞，然后測量細胞的損傷程度。
他們發現，與其他容易遞送遺傳信息的細胞相比，干細胞膜更難打破。
“進行超聲處理時，干細胞膜似乎更堅固。初步研究結果還表明，干細胞膜中含有更多的膽固醇?！比畈┦空f。
“就像膽固醇過高會引發血管硬化一樣，細胞膜也因此更堅固，這可能是納米粒子難穿過干細胞膜的原因，當然還需要進一步的研究證實?！?/p>
雖然研究仍處于早期階段，但加深對干細胞特性的理解，有助于用包覆的納米粒子向干細胞遞送遺傳信息，從而優化干細胞療法。（記者：Catherine Diamond 翻譯：韓香音 中文編輯：張蔚）
