肺纤维化医治进程中干细胞活体示踪研讨获停顿

起源：姑苏纳米技术与纳米仿生研讨所 2021-09-01 08:34

肺纤维化是罕见的重大慢性进行性肺间质疾病，年夜部门表示为特发性肺纤维化（IPF），今朝缺乏无效的医治伎俩。有研讨标明，体内移植间充质可以无效修复该类肺毁伤，而详细作用机制尚不分明，限定了其临床利用。针对以上肺纤维化医治临床难题，中国迷信院姑苏技术与仿生研讨所张智军团队展开了肺纤维化疾病医治进程中的移植示踪及作用机理研讨。

因为肺部组织的质子密度高等特色，招致磁共振成像（MRI）等技术利用受限，临床上常采取电子盘算机断层扫描（CT）技术。因为CT成像敏锐度较低，常必要应用CT示踪剂对移植进行标志，完成移植的体内可视化示踪。金粒子具备较高的X射线排汇性能、优越的生物相容性、易制备及外表修饰等特色，是干细胞标志和CT影像示踪的抱负的纳米资料。基于上述思索，该团队设计、制备了一系列基于金纳米粒子的干细胞示踪剂，考查了其在肺纤维化医治进程中对移植干细胞示踪行动。研讨设计合成了聚赖氨酸与牛血明净卵白共包覆的金基纳米示踪剂。研讨发现，该纳米示踪剂具备优越的生物相容性、优异的CT成像才能及超高的细胞标志效率。将该金纳米示踪剂标志的间充质干细胞注入肺纤维化小鼠肺部，完成了对肺部移植干细胞长达23天的活体示踪（Nanoscale， 2019， 11， 20932-20941）。在此根底上，为了同时考查移植干细胞的体内存活状态，研讨构建了聚乙二醇（PEG）和穿膜肽（TAT）修饰的金纳米粒子示踪剂，应用其对间充质干细胞进行标志，同时联合荧光素酶申报基因，对肺纤维化小鼠体内移植干细胞进行CT和生物发光（BLI）双模态示踪（图1）。该任务应用Micro-CT影像技术高穿透深度和低空间分辩率的特色，借助BLI高敏锐度以及可辨认活细胞的劣势，完成了肺纤维化医治中在体移植干细胞的高敏锐度、及时示踪，并初步探讨了参加肺纤维化医治的再生气希望制（Small， 2019， 15， 1904314）。

干细胞通过火化或排泄因子对组织器官毁伤进行修复是一个恒久的进程，是以纳米示踪剂必需具有对其进行永劫程CT影像示踪的才能。而干细胞的胞吐作用以及增殖行动往往招致胞内示踪剂的浓度逐步下降，惹起CT旌旗灯号削弱直至消逝，难以完成对干细胞的永劫程示踪。鉴于此，研讨职员设计、构建了一系列外界刺激相应智能型金纳米粒子示踪剂，降服了上述难题。研讨在Au纳米粒子外表修饰一层温敏性高分子，从而得到了对温度敏感的纳米示踪剂（TRAuNPs）（图2）。在细胞标志温度39°C前提下，TRAuNPs显示出小尺寸和疏水个性，无利于细胞膜的黏赞同穿透，进步了示踪剂的入胞率；而当温度复原到正常的心理温度（37°C）时，TRAuNPs产生相变，出现亲水性加强且体积变年夜，减缓了细胞的胞吐速度，缩短了纳米粒子在胞内的滞留光阴，到达永劫程示踪的后果。进一步将该纳米示踪剂标志的干细胞移植到肺纤维化小鼠的肺部，应用高分辩率的CT成像和高敏锐度的BLI成像，完成了对移植干细胞的定位、散布和迁徙进程长达10天的活体示踪。（J. Mater. Chem. B， 2021， 9， 2854-2865）。近日，该团队改良了这一战略，在金纳米粒子外表依次修饰pH相应性磺酰胺聚合物PSD和细胞穿膜肽CPP，构建了一种pH相应性金纳米粒子示踪剂CPP-PSD@Au。该纳米示踪剂在细胞摄取的进程中阅历细胞内的酸性情况（内在体和溶酶体）时，因为PSD的质子海绵效应招致对CPP的静电吸引削弱，使纳米示踪剂造成凑集体，减缓干细胞对其的外排速率，缩短了示踪剂对干细胞的标志光阴。在此根底上，将CPP-PSD@Au标志的间充质干细胞移植到IPF模子鼠体内，完成了对移植干细胞长达35天的动静CT示踪，并初步考查了肺纤维化医治进程中的作用（Small， 2021， 2101861）。

为了降服繁多成像形式的本身缺陷，得到更互补、更丰厚的移植干细胞体内信息，该团队以牛血明净卵白（BSA）为模板，合成了金/钆纳米簇（Au/GdNC），并用二氧化硅（SiO2）壳层将其包覆，构建了Au/GdNC@SiO2纳米示踪剂，对肺纤维化小鼠体内移植干细胞进行CT/MRI双模态示踪（图3）。成果发现，SiO2壳层的包覆进步了示踪剂在标志干细胞胞内的稳定性，同时减缓了因干细胞决裂而招致的示踪剂不时浓缩的效应，进一步改善了干细胞CT和MRI成像性能（ACS l. Bio. Mater.， 2020， 3， 2489-2498）。在此根底上，该团队与西北年夜学医学院传授巢杰团队单干，将CT成像技术与高敏锐度的近红外荧光（NIRF）成像技术联合，完成了移植干细胞长达21天的CT/NIRF双模态影像示踪。研讨进一步提醒了在医治肺纤维化进程中骨髓间充质通过克制巨噬细胞活性而对受损肺组织发生抗炎和抗纤维化的作用（J. Mater. Chem. B， 2020， 8， 1713-1727）。(100yiyao.com）