脱细胞猪主动脉：诱导多能干细胞来源间充质干细胞组织工程的理想支架

《Stem Cell Reviews and Reports》：Decellularized Porcine Aorta as a Scaffold for Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Mesenchymal Stem Cells in Tissue Engineering

在组织工程中，面临细胞来源有限及支架材料不佳等问题。研究人员开展 “脱细胞猪主动脉作为人诱导多能干细胞来源间充质干细胞（hiMSCs）支架” 的研究。结果显示，hiMSCs 可在脱细胞猪主动脉上存活并分化为软骨细胞，这为组织工程和再生医学提供了新策略。

　　在医学发展的征程中，组织工程一直是再生医学领域的关键拼图。要知道，构建功能性的组织和器官，需要合适的细胞与支架材料完美配合。然而，现实却给科研人员出了不少难题。一方面，从组织中分离的原代细胞数量有限，而且在体外扩增时也面临诸多挑战；另一方面，寻找理想的支架材料也困难重重。像合成材料，有的虽然能提供一定的结构支持，却存在不可降解、引发炎症等问题，这使得它们在临床应用中大打折扣。

为了解决这些棘手的问题，来自台湾大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在脱细胞猪主动脉作为人诱导多能干细胞（hiPSCs）来源的间充质干细胞（hiMSCs）支架的可行性上。经过一系列严谨的实验和深入的研究，他们发现 hiMSCs 能够在脱细胞猪主动脉细胞外基质（ECM）上保持良好的活性，并成功分化为软骨细胞。这一成果意义非凡，它为软骨组织工程带来了新的希望，也为再生医学中管状组织的修复和替代提供了潜在的解决方案。该研究成果发表在《Stem Cell Reviews and Reports》杂志上。

研究人员开展研究时用到几个主要关键的技术方法。在细胞培养方面，对 hiPSCs、hADSCs（人脂肪来源间充质干细胞）和 hiMSCs 进行培养，通过特定的培养基和培养条件维持细胞的生长和特性。采用 RNA 测序（RNA-seq）技术分析不同细胞的基因表达差异，以此探究 hiMSCs 与其他间充质干细胞的相似性和差异。利用多种染色技术，如 H&E 染色、Masson 染色、Alizarin red S 染色、Oil Red O 染色和 Alcian Blue 染色，对细胞的分化、组织结构和成分进行观察和分析。还进行了细胞迁移实验和生物相容性测试，评估细胞对脱细胞主动脉成分的迁移能力以及支架的生物相容性。

下面来看看具体的研究结果。

• hiPSCs 向 hiMSCs 的分化：研究人员成功建立了将 hiPSCs 分化为 hiMSCs 的方法。hiPSCs 先在悬浮培养中形成胚状体（EBs），随后经过一系列的培养和传代，获得了具有典型纺锤形形态的 hiMSCs。这些 hiMSCs 高表达 MSC 相关的标记蛋白和基因，并且具备向成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞分化的能力，这表明成功获得了具有正确标记和分化能力的 hiMSCs。
• hiMSCs 与其他 MSCs 的比较：通过转录组分析发现，hiMSCs 与脂肪来源和脐带来源的 MSCs 相似。进一步的基因本体分析和基因集富集分析表明，hADSCs 在免疫调节和细胞外基质分泌方面可能更具优势，而 hiMSCs 在有丝分裂活性和 DNA 复制方面表现更突出。同时，hiMSCs 的增殖速度比 hADSCs 更快，并且在共培养实验中，hiMSCs 能够有效抑制小鼠脾细胞的增殖，显示出一定的免疫调节能力。
• 猪主动脉的脱细胞化：研究人员对猪主动脉进行脱细胞化处理，比较了多种脱细胞试剂的效果。结果发现，胰蛋白酶处理能够有效去除猪主动脉中的细胞，同时保留 ECM 的结构和成分，DNA 残留量也符合标准，而且不影响主动脉的顺应性，因此选择胰蛋白酶作为脱细胞化的方法。
• 细胞在脱细胞主动脉上的生长和分化：hiMSCs 和 hADSCs 在脱细胞主动脉上均能保持良好的活力并增殖。经过 21 天的培养，两种细胞都能在脱细胞主动脉上分化为软骨细胞，通过 H&E 染色、Alcian Blue 染色和 Masson 染色可以观察到细胞的附着和软骨基质的分泌，qPCR 分析也证实了软骨细胞特异性标记基因的高表达。
• 脱细胞主动脉成分对细胞迁移的影响：将脱细胞主动脉研磨成粉末并溶解后，发现其成分能够促进 hiMSCs 和 hADSCs 的迁移。通过 CCK8 试剂检测不同浓度的脱细胞主动脉成分对细胞活力的影响，结果显示细胞活力随成分浓度的增加而增强。Transwell 实验也表明，不同浓度的主动脉成分都能有效吸引两种细胞迁移。
• 脱细胞主动脉的生物相容性：将再细胞化的主动脉移植到小鼠体内进行生物相容性测试。结果显示，hiPSC 组诱导了大量单核细胞和中性粒细胞的浸润，而 hiMSC 和 hADSC 组则没有明显的免疫细胞浸润。经过软骨分化的细胞组显著减少了免疫细胞的浸润，且大多数浸润的免疫细胞集中在外层。

在研究结论和讨论部分，脱细胞猪主动脉 ECM 因其良好的生物相容性和与人体器官相似的尺寸，成为组织工程的宝贵资源。研究中成功将 hiPSCs 分化为 hiMSCs，并利用脱细胞猪主动脉 ECM 诱导其向软骨细胞分化，展示了这种方法在软骨组织工程中的潜力。不同分化方法产生的 hiMSCs 特性不同，未来可根据具体需求选择合适的分化方案。此外，脱细胞主动脉在促进细胞迁移和抑制免疫细胞浸润方面表现出色，有望在管状组织再生医学中发挥重要作用，为气管或血管替代等应用提供新的选择。总之，该研究为组织工程和再生医学开辟了新的道路，为解决器官捐赠短缺和支架整合难题提供了有前景的策略。