[发明专利]一种非基因修饰光操控双向调节人脐带间充质干细胞增殖的方法

说明书

本发明涉及一种非基因修饰光操控双向调节人脐带间充质干细胞增殖的方法，包括：在光波长为400～480nm、光强度为95～105μw/cm²的条件下，通过准直镜用蓝光照射准直镜下95～105mm处人脐带间充质干细胞85～95min，进行负向调控；或者通过准直镜用蓝光照射准直镜下95～105mm处人脐带间充质干细胞115～125min，进行正向调控。本发明首次仅通过特定参数设置下的蓝光照射达到双向操控人脐带间充质干细胞增殖速度的目的，不需要在干细胞中转入外源基因、不涉及病毒转染载体，不添加任何其它物质，更加符合“无创光医疗”的临床应用需求，具有广阔的临床应用前景。

技术领域

本发明涉及一种非基因修饰光操控双向调节人脐带间充质干细胞增殖的方法，属于间充质干细胞培养应用技术领域。

背景技术

人类许多疾病(如肝脏疾病、血液系统疾病、神经系统疾病等)都是缘于机体在细胞、组织、器官水平上受到不同原因的损伤导致细胞功能出现异常、缺陷或丧失。目前的常规药物治疗只能缓解症状，很难从组织层面根治疾病；而器官/组织移植治疗则面临着器官来源匮乏、术后抗排斥治疗费用高昂等严峻问题。人脐带间充质干细胞(human umbilicalcord-derived mesenchymal stem cells，hUC-MSCs)是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成许多种组织细胞，在骨、神经、肝脏、心脏等组织工程方面具有广阔的临床应用前景，有可能从根本上治愈多种疾病。

脐带间充质干细胞在疾病的治疗中有巨大的应用前景，但要真正实现其在临床上的应用，有许多问题亟待解决，如细胞培养、定向分化、功能重塑及其与机体微环境的交互作用等。在这些问题中，精准调控脐带间充质干细胞增殖是其中的核心关键问题。所以，研发脐带间充质干细胞的有效培养及其操控技术意义重大且非常迫切。

近年研究显示，环境中物理因素(光、力、电、磁、热等)可以形成局域场效应，影响干细胞的命运。在所有影响干细胞的因素中，“光”的操控特征最丰富，如非接触、精确高效、远程控制、瞬时开关等，特别适合应用于操控干细胞及后续临床治疗探索。目前较普遍使用的光操控技术是通过病毒载体将光敏感离子通道基因(主要是ChR2-GFP或NpHR-GFP)转入干细胞进行后续调控。但是，其中的关键要素：“需要病毒转染外源基因”极大地限制了其在疾病临床治疗中的应用。在无创光医疗的科学发展趋势中，亟需探索“非基因修饰“类型的光操控手段进行干细胞有效培养。然而，到目前为止，“非基因修饰”类型光操控间充质干细胞增殖的应用报道非常少。现有应用报道中，中国专利文献CN107541493A(申请号CN201711042351.9)提出蓝光在影响小鼠神经干细胞增殖分化中的应用，该专利只报道了针对小鼠神经干细胞进行光操控的应用研究。人源和鼠源物种差异巨大，更关键的是，脐带间充质干细胞和神经干细胞的在自我更新和多向分化潜能性等多方面差异显著，所以该专利并不适用于人脐带间充质干细胞培养技术领域。

综上所述，脐带间充质干细胞在疾病的治疗中有巨大的应用前景。非基因修饰类型的光操控技术与现有光操控技术相比，不需要在干细胞中转入外源基因、不涉及病毒转染载体，更加符合“无创光医疗”的临床应用需求。然而现有影响脐带间充质干细胞增殖的因素均没有涉及非基因修饰光操控技术，不涉及本发明提供的基于光波长(400-480nm)照射间充质干细胞引出的双向(负向抑制、正向促进)调节细胞增殖的技术方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种非基因修饰光操控双向调节人脐带间充质干细胞增殖的新方法。涉及负向调节(抑制)和正向调节(促进)间充质干细胞增殖两个技术方案。

本发明中第一个技术方案：非基因修饰光操控负向调节(抑制)间充质干细胞增殖。在光波长为400～480nm、光强度为95～105μw/cm²的条件下，通过准直镜用蓝光照射准直镜下95-105mm处人脐带间充质干细胞85～95min，本发明具体操作步骤如下：