脑洞大开：“间充质干细胞球” 静脉输注

来源：干细胞者说

间充质干细胞（MSCs）因其免疫调控和促进血管再生功能，已被广泛应用于各种临床试验。静脉输注因其操作简便、侵袭性小、可重复性强，成为临床试验中优先选择的给药方式。

然而，由于“首过效应”，静脉注射的间充质干细胞主要滞留在肺部，注射后迅速消失。尽管如此，滞留肺部的间充质干细胞仍然发挥作用，主要是通过分泌活性物质（细胞因子和外泌体等）作用于原位靶细胞，或作用于肺部血液里的免疫细胞。因为间充质干细胞在体内被快速清除，可能会影响治疗效果，最终成药进入临床应用的很少。

-01-间充质干细胞球”妙用

常温长距离运输

澳门大学徐仁和教授在早期工作中发现，通过悬滴制备“间充质干细胞球”可增强细胞活性，即使没有氧气供应，也在封闭并充满常规培养基的存储管内，常温下可保存长达11天，细胞存活率达90%以上。这是因为间充质干细胞进入球状体的“休眠”状态，可耐受常温下长距离运输。此法还适用于人多能干细胞。

外敷加速伤口愈合

后来，徐仁和教授发现：可以将“人间充质干细胞球”直接涂抹于皮肤伤口。即使在低氧和炎性的创伤环境中，也比单个干细胞更容易存活，且能快速迁徙到伤口内部，帮助表皮重建和血管再生，伤口愈合速度更快。这相较于传统干细胞注射的方式，大大提高了移植细胞的存活，并减轻了移植过程的痛苦。

此外，通过与昆明理工大学灵长类转化医学研究院司维教授的合作，还发现间充质干细胞球（MSC spheroid, MSCsp）在伤口愈合与骨关节炎模型中，具有相较游离单个间充质干细胞（dissociated MSC, MSCdiss）更好的存活率及治疗效果。因此，那么是否能将间充质干细胞球进行静脉注射呢？

-02-

“间充质干细胞球”静脉输注临床前安全性评价

近日，澳门大学徐仁和教授团队和昆明理工大学司维教授团队，共同在知名期刊Biomaterials（IF:15.304）上发表研究文章。研究发现：通过静脉注射间充质干细胞球到食蟹猴体内，是一种安全可行的方式。与间充质干细胞悬液相比，间充质干细胞球静脉给药具有更好的存活率、更少的肺部滞留和更高的疗效。

研究思路

图1. 研究示意图

制备“MSC球”，静脉注射食蟹猴

图2. MSC球制备及静脉注射示意图

研究人员将间充质干细胞（MSCs）制备成MSCs球（直径~450μm），通过静脉注射入食蟹猴体内，对其安全性进行评估。同时，MSCs悬液同等处理，和PBS一起作为对照实验。结果发现：除细胞注射后第21天或60天进行实验处死外，动物未出现其它原因的死亡，静脉注射后动物没有发现明显的生理变化。

HE染色和CT扫描结果分析

图3.食蟹猴和小鼠猴肺微血管直径的CT扫描和测量

CT扫描及H&E组织染色结果显示，各器官尤其肺部在接受MSCs球注射前后无异常及病变发生。血常规、血生化结果显示食蟹猴接受细胞注射后，各项指标整体上趋于平稳。

此外，扫描电镜结果显示，食蟹猴与小鼠（C57BL/6）间，肺部毛细血管直径十分接近，但肺泡周围的小动脉或小静脉直径则存有较大差异，提示大型动物对耐受大粒径MSCs球体静脉注射的可能性。

注射后细胞分布情况

图4.食蟹猴体内的GFP+人类细胞检测

注射1小时后，通过对MSCs追踪，发现MSCs球在猴子体内已解离为小的细胞簇或单个细胞。与游离单细胞组相比，MSCs球较少滞留于肺部。

常用的单层培养MSCs，细胞表面高表达整合素，与肺血管内皮细胞所表达整合素配体结合，可能是单层培养MSCs滞留在肺部的主要原因。在3D球体培养后，具有更低水平的整合素表达以及更小的细胞粒径，提示MSCs球可降低静脉注射后在肺部的滞留。

体外流体力剪切实验

图5.MSCsp和MSCdiss流体剪切力分析

通过体外流体剪切力实验也同样证明，在剪切力作用下，MSCs球可分离为小细胞簇及单个细胞，较平常的MSCs具有更强的流体剪切力抗性。

▉ 静脉注射GelMA水凝胶球情况

通过静脉注射方式，将明胶甲基丙烯酰水凝胶（GelMA hydrogel spheroid）制成生物材料球静脉注射进食蟹猴体内，没有观察到动物死亡及不良反应发生，与MSC球一致。

-03-

小结和展望

综上所述，首次尝试通过静脉注射间充质干细胞球或生物材料球到非人灵长类体内，验证安全性。这是首次在大动物，揭示了人多能干细胞分化的MSCs移植后在体内的存活和分布情况，为深入理解其治疗机制提供了重要信息。MSCs球的生物学特性以及治疗优势，也为MSCs临床应用（包括给药方法）提供了一种新的尝试。