《Advanced Science》发表生物医药课题组研究成果

发布者:鲁洋发布时间:2019-04-26浏览次数:535

201812日,生命科学学院生物医药课题组在组织工程研究方向上取得重要进展,研究成果以“Engineering a Tumor Microenvironment-Mimetic Niche for Tissue Regeneration with Xenogeneic Cancer Cells”为题在工程技术领域顶级学术期刊Advanced Science(《尖端科学》)上发表(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201700666)。

组织工程是生物医学领域重要研究方向,其研究的主要目标是在具有健全免疫功能的哺乳动物体内进行工程化器官的构建,以期实现机体器官的损伤修复和功能再生,解决组织损伤和器官衰竭的问题。免疫排斥以及种子细胞供体短缺是制约该领域进步的关键因素。针对这一点,生物医药课题组尝试绕开传统干细胞及自体细胞的局限,在免疫健全小鼠体内构建了具有强烈免疫抑制作用的组织微环境,能够使用增殖能力快、并保留有来源组织特定功能的异源肿瘤细胞系(xenogeneic cancer cell linesXCC)作为种子细胞。

为了保证XCC细胞在体内存活、增殖和组织发育,防止其被机体的免疫系统清除掉,研究团队借鉴了“肿瘤组织”从无到有,即从“细胞”发育为“组织”过程中的生物学原理,即通过肿瘤微环境(tumor microenvironmentTME)来支持肿瘤细胞生存和肿瘤组织的发展。基于这一点,研究团队从肿瘤组织中提取含有全部可溶性活性物质的肿瘤基质液,以此与温控水凝胶混合,并另外加入可进一步提高血管新生能力的生长因子bFGF。将含有上述成分的凝胶注射入小鼠皮下,可形成类肿瘤微环境的工程化基质结构(TME-mimetic niche),该结构可支持XCC种子细胞在免疫健全小鼠体内的生存,并发育成为有特定形态的功能性组织(图1和图2)。研究中,植入的大鼠胰岛β细胞系(INS-1)可形成具有类胰岛结构的胰岛素分泌槽,有效缓解小鼠I型糖尿病症状(图3)。此外,宿主自身免疫系统对异源肿瘤细胞XCC强烈的免疫监视和清除机制能将植入的XCC限定在基质结构(TME-mimetic niche)局部,异源细胞不能转移到微环境之外,保证了这一策略的安全性。

综上所述,该研究创新性地模拟了“肿瘤组织”的发育过程,利用异种肿瘤细胞在免疫健全小鼠体内构建出了能稳定存在的功能组织,为组织工程和再生医学种子细胞的来源问题提供了新的解决途径。

课题组王珍珍博士研究生为该论文的第一作者,硕士研究生阿依帕夏、芮夏颖等参与了该项研究。该工作受到国家自然科学基金、教育部中央高校基本科研业务费、江苏省杰出青年基金、“南京大学优秀博士研究生创新能力提升计划A”等的资助。

1.研究内容整体示意图。采用含有肿瘤活性基质液及活性因子的水凝胶在体内构建免疫抑制微环境,从而促进异源肿瘤细胞在其中形成新生功能组织

2.构建的新生组织可支持异源肿瘤细胞(293T)定植、生长和发育

3. INS-1细胞构建的功能性“类胰岛”组织可有效地缓解糖尿病症状。

  

  

(医药生物技术国家重点实验室)