北科生物賦能干細胞技術(shù)平臺

2024年最新研究成果

在國際權威學(xué)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(chē)國教授和廖延博士團隊在國際權威學(xué)術(shù)期刊 《Cell & Bioscience》（影響因子7.5）在線(xiàn)發(fā)表最新基礎研究論文。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(zhù)效果，特別是在免疫炎癥介導和組織損傷相關(guān)疾病治療中，主要是因為MSCs的免疫調節能力和促組織修復作用。臨床數據展示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(gè)體差異和 MSCs 異質(zhì)性等因素有關(guān)[1]?；贛SCs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(xué)功能，如炎癥因子誘導、缺氧誘導和三維培養等方式[2]。炎癥因子賦能MSCs被認為是模擬體內炎癥微環(huán)境的最常用手段之一，可有效提高M(jìn)SCs的免疫抑制功能(圖1所示)。因此，通過(guò)研究不同技術(shù)手段優(yōu)化MSCs的生物學(xué)功能，使其定向的增強，從而提高治療效果，特別是開(kāi)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(guò)使用6種炎癥因子體外“賦能”臍帶MSCs后進(jìn)行單細胞轉錄組測序，通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現：IFN-γ賦能的MSCs有效增強其免疫調節能力，可通過(guò)分泌更多免疫調控分子（IDO1，PD-L1等）來(lái)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(lái)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(lèi)的膠原蛋白（COL1A1，COL5A1等），在損傷組織的修復上發(fā)揮作用（圖2所示）。同時(shí)，我們也發(fā)現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(xué)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表現出特定的生物學(xué)功能，表明其具有不同臨床應用價(jià)值。這些發(fā)現為解析MSCs的體內生物學(xué)功能和精準治療應用提供了新思路，對促進(jìn)臍帶MSCs的治療策略和質(zhì)量控制提供了理論基礎，對臍帶MSCs的基礎研究和臨床應用具有深遠的意義。

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(shí)力，為賦能間充質(zhì)干細胞臨床轉化提供重要理論依據。同時(shí)，該論文的第一作者胡志偉（湖南大學(xué)生物醫學(xué)工程碩士，北科生物研發(fā)工程師），擅長(cháng)利用生物信息學(xué)手段解析和預測干細胞生物學(xué)功能，為干細胞新技術(shù)研發(fā)提供重要支撐，也充分體現了北科生物在研發(fā)上實(shí)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.