微凝胶涂层促进供体细胞逆转肺纤维化

肺纤维化是一种慢性疾病，由环境毒素、药物或肺炎和类风湿关节炎等疾病引起。它的特点是由于损伤或未受抑制的免疫反应而形成疤痕组织，并可导致轻度至重度呼吸困难和缺氧。目前认为纤维化大多是不可逆的，因为目前的药物治疗在控制症状方面只有轻微的效果，通常会引起严重的副作用。

间充质基质细胞(Mesenchymal stromal cells，简称MSCs)具有多能性和自我更新能力，就像干细胞一样，它们在治疗纤维化等疾病方面的潜力已被研究过。

该研究的通讯作者、UIC医学院药理学和生物工程助理教授Jae-Won Shin说:“虽然之前的研究测试了间充质干细胞的治疗效果——已知它们可以抑制炎症并适应不同的组织环境——但迄今为止，它们的疗效仅限于疾病的早期阶段，当时炎症水平很高，疤痕组织仍在形成。”“我们的方法是优化基于msc的治疗方法，使其在炎症减轻后发挥作用，这是大多数人被诊断为纤维化的时候。”

如在发表在《自然生物医学工程》上的一篇新论文UIC的研究人员设计了一种薄的微凝胶，当以特定的方式设计时，可以增强MSCs的治疗潜力，以降解瘢痕组织并再生纤维化小鼠模型中的健康组织。

Shin和他的同事们设计了这种微凝胶，它像健康的肺组织一样柔软，并加入了一种叫做肿瘤坏死因子的小蛋白质。这种蛋白质也被称为tnf - α，作为一种炎症信号，鼓励间充质干细胞合成胶原酶。胶原酶是一种降解纤维组织中多余胶原蛋白的酶，促进受损组织的恢复。

为了优化使用微凝胶的间充质干细胞，UIC的研究人员设计了一种微流体装置，可以快速和一致地将单个细胞封装在薄凝胶中。

该研究的第一作者sung - wan Wong是UIC药理学和再生医学系的博士后研究助理，他说:“我们将单个细胞小型化到小范围，这对于将治疗药物输送到肺部的微小气道中非常重要。”

在纤维化损伤模型中，UIC的研究人员仅在用单细胞包封的tnf - α结合凝胶包裹的间充质干细胞治疗的小鼠中，观察到恐惧指标减少，健康肺组织指标增加，如正常的胶原蛋白水平和结构。

Shin说:“这真的是第一个科学证明，胶原蛋白水平可以在纤维化损伤后很好地正常化，细胞环境，而不仅仅是细胞本身，可以在单细胞水平上以精确的方式设计。”“我们的研究结果提出了一种可行的方法来预测细胞功能，以获得理想的治疗结果。”

这项研究的共同作者是钱德拉·塔玛塔姆、赵益成、彼得·托特、雷蒙德·巴基、帕特里克·贝尔维奇、詹姆斯·李、贾利斯·拉赫曼和塞卡尔·雷迪。

本研究得到了美国国立卫生研究院的资助(R01HL141255, R00HL125884, R01GM124235, R01HL136946)。