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賓夕法尼亞州立大學王勇教授團隊在人和動物細胞的表面構造出仿生植物細胞壁
2019-05-27  來源:X-MOL

  美國賓夕法尼亞州立大學王勇教授團隊受植物細胞壁結構和房屋建造的啟發,在哺乳細胞表面成功地構建出仿生細胞壁。該研究剛剛發表在Nature Communications。 

  與植物和微生物細胞不一樣,哺乳細胞沒有在長期生物進化過程中進化出細胞壁。環境輕微的變化就會對哺乳細胞產生極大的損傷。因此,雖然人和動物細胞在細胞治療、組織工程、3D生物打印等先進技術中擁有廣泛的應用前景,但在臨床和工業實際的應用中卻是非常少。面對這個挑戰,在過去的幾十年的時間里,人們為了保護哺乳細胞嘗試了各種各樣的方法和材料。例如,微流控封裝、聚電解質吸附等。但這些方法和材料面臨著很多亟待解決的問題,如單細胞封裝效率低、材料/細胞體積比過高、材料毒性大、細胞封裝條件不具有細胞相容性、依賴復雜的制備過程或設備等。

  理想的細胞保護方法是在生理相容性的條件下,僅通過簡單的操作就可以在細胞表面構建納米尺度的保護層。王勇教授團隊受植物細胞壁結構的啟發,發展了一種全新的、具有廣譜意義的細胞封裝方法。他們利用在細胞表面的聚合生長的DNA作為模板和結構框架,實現了海藻酸在細胞表面的層層組裝,并進一步利用聚電解質交聯得到納米尺度的細胞保護層。這種全新的技術不需要任何復雜的設備,也不需要長時間或重復的操作,只需要在生理條件下將細胞和材料進行簡單的混合,就可以實現細胞大批量的有效封裝和保護。


  這種仿生細胞壁可以有效地增強細胞對外界環境破壞的抵抗力(包括離心剪切力、滲透壓等物理刺激以及免疫細胞進攻等生物刺激),保護哺乳細胞的活性。該團隊為了展現這個新概念的廣譜性,實驗中用了五種不同的動物或人的細胞。無一例外,仿生細胞壁可以在所有的細胞表面構建起來。為了進一步展現這個新概念的應用潛力價值,研究人員在人類間充質干細胞表面構建仿生細胞壁,將其移植到小鼠體內。結果表明擁有仿生細胞壁的干細胞在小鼠體內不僅存活時間延長,同時可以保留正常的細胞功能,通過分泌生長因子促進局部的血管生成。該研究團隊計劃在未來的科研中,進一步探索將該技術原理廣泛用于各種細胞移植、疾病治療、生物打印等領域的可能性。該團隊的其它相關研究還發表在Angewandte Chemie International Edition 

  論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-10231-y

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(責任編輯:xu)
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