中山大学陶玉、李明强课题组AFM：DNA六面体诱导干细胞肝分化用于急性肝衰竭治疗

急性肝衰竭是一种发病快、致死率高的疾病，其病理特征是肝细胞的广泛坏死和肝功能的严重损害。肝细胞移植有望通过快速支持肝功能和促进肝脏再生来治疗急性肝衰竭，但如何获得足量的功能性肝细胞样细胞并提高其体内移植效率是其面临的瓶颈问题。

针对此，中山大学陶玉、李明强课题组构建了一种负载microRNA-122的DNA六面体纳米结构（DNA hexahedral nanostructure，DHN），可有效诱导人脂肪源性间充质干细胞向肝细胞分化；为了提高肝细胞样细胞体内移植后的存活率，通过3D打印构建了具有ROS清除能力的富含丝素蛋白的多功能支架；并将负载肝细胞样细胞的壳聚糖-DHN水凝胶注入支架，用于急性肝衰竭小鼠原位移植治疗。移植的复合支架下调了与炎症和氧化应激相关的基因和蛋白质表达，缓解了小鼠肝损伤区域的组织坏死，促进了肝功能恢复（图1）。相关工作以“MicroRNA-Modified DNA Hexahedron-Induced Hepatocyte-Like Cells Integrating 3D Printed Scaffold for Acute Liver Failure Therapy”为题发表在Advanced Functional Materials。

图1. DHN-miR-122诱导分化的肝细胞样细胞复合3D打印支架治疗急性肝衰竭的示意图。

文章要点

成功合成了连接microRNA-122的核酸六面体（DHN-miR-122），并对其理化性质进行表征。结果显示，DHN-miR-122显著增强了血清中microRNA-122的稳定性，提高了细胞对microRNA-122的摄取能力。利用DHN-miR-122诱导人脂肪间充质干细胞肝分化（共孵育21天），分化细胞的肝脏特异性基因和蛋白质表达水平显著提高，并具备白蛋白分泌和尿素代谢等成熟肝细胞的功能性特征，证实其成功分化为肝细胞样细胞（图2）。

图2. DHN-miR-122诱导人脂肪间充质干细胞肝分化。

为充分发挥肝细胞样细胞在急性肝衰竭小鼠中的治疗功能，研究团队利用带正电的壳聚糖水凝胶有效吸附DHN并负载肝细胞样细胞，并使用3D打印的海藻酸钠/丝素蛋白/明胶支架为细胞的原位移植提供机械支撑。体内实验结果显示，含有肝细胞样细胞的复合支架通过减轻炎症和氧化应激损伤，发挥移植细胞的肝功能支持，共同促进肝脏再生和功能恢复，有效缓解小鼠的急性肝衰竭（图3）。

图3. 基于肝细胞样细胞复合3D打印支架治疗急性肝衰竭。

总结而言，DHN可高效负载microRNA-122并促进人脂肪间充质干细胞的肝分化，3D打印水凝胶支架负载分化细胞显示出优越的肝衰竭治疗效果。该研究为肝细胞样细胞的制备和急性肝衰竭的细胞治疗提供了新思路。

中山大学生物材料与转化医学实验室长期招聘博士后（年薪30-60万）和科研助理，欢迎加入。

课题组主页：

http://biomaterial.com.cn/

论文信息：

Tiantian Xue, Hongyan Wei, Fenfang Li, Yixin Zhang, Yuanyuan Jin, Yanteng Xu, Hon Fai Chan, Yingying Xu, Yin-xiong Li, Mingqiang Li*, Yu Tao*. MicroRNA-Modified DNA Hexahedron-Induced Hepatocyte-Like Cells Integrating 3D Printed Scaffold for Acute Liver Failure Therapy. Advanced Functional Materials 2024, DOI: 10.1002/adfm.202402339.

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202402339