[发明专利]蛋白修饰微球及其应用

说明书

提供了一种蛋白修饰微球和用于体外培养细胞的方法。所述蛋白修饰微球以水凝胶微球作为主体，并且在水凝胶微球表面接枝有与细胞特别是干细胞相互作用的生物活性蛋白。该蛋白修饰微球有效地模拟干细胞体内天然微环境中支持细胞与干细胞的相互作用，实现了稳定且有效地体外扩增干细胞。

技术领域

本公开涉及生物医学工程领域，具体地涉及一种蛋白修饰微球以及一种用于体外培养细胞的方法。

背景技术

近年来细胞治疗行业飞速发展，干细胞体外培养的需求高涨。

在相关技术中，研究者们在造血干细胞体外培养中引入各种细胞因子比如干细胞因子、促血小板生成素等、小分子(如UM171、SR1)等以促进造血干细胞的体外增殖。然而，经体外培养后的造血干细胞在移植后维持或提升重建的造血功能仍不尽人意。将干细胞体内天然微环境中的支持细胞直接与造血干细胞共培养，虽然可以一定程度上提高体外培养的造血干细胞的造血重建效果，却存在微环境支持细胞的提取复杂、培养操作繁琐、培养批次差异的现象，导致可重复性差、支持细胞在传统二维细胞培养板中难以保持其在体内的天然表型等问题。

目前干细胞体外培养技术仍存在许多缺陷，包括扩增效率低、易过度分化并伴随干细胞干性(自我更新能力及多项分化潜能)的丢失。因此，需要开发能够有效扩增干细胞并且保持干细胞干性的方式。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本公开的实施方案提出一种蛋白修饰微球，所述蛋白修饰微球以水凝胶微球作为主体，在水凝胶微球的表面上接枝有与干细胞相互作用的生物活性蛋白。

由此，本公开的蛋白修饰微球能够以易于使用、稳定可控、灵活控制单一变量的方式模拟干细胞体内天然微环境中支持细胞与干细胞的相互作用，并模拟细胞间通过配体受体连接进行信号通讯的过程向干细胞提供固定化的蛋白信号。所述蛋白修饰微球实现了稳定且有效地体外扩增干细胞，且维持或提升扩增干细胞的自我更新能力及分化潜能。

在一个方面，本公开的实施方案提供了一种蛋白修饰微球，包含：

水凝胶微球，所述水凝胶微球具有活性连接单元，

第一连接单元，所述第一连接单元具有第一链接元件，所述第一链接元件与所述活性连接单元共价连接以嵌入至所述水凝胶微球；和

第二连接单元，所述第二连接单元包含嵌合第二链接元件的生物活性蛋白，其中所述第二链接元件结合至所述第一链接元件以将所述生物活性蛋白接枝至所述水凝胶微球的表面。

在一些实施方案中，所述蛋白修饰微球还包含基质蛋白，其中所述基质蛋白附着于所述蛋白修饰微球的表面。

在一些实施方案中，所述水凝胶微球的直径为5至40微米。在一些实施方案中，所述水凝胶微球的直径为12至17微米。

在一些实施方案中，所述第一链接元件和所述第二链接元件选自以下的组合：蛋白G和可结晶区域片段(Fc)、蛋白A和Fc、生物素和亲和素、以及叠氮和环炔。

在一些实施方案中，所述生物活性蛋白包括Notch配体Delta Like CanonicalNotch Ligand 1(DLL1)、Notch配体Delta Like Canonical Notch Ligand 4(DLL4)、Jagged1、Jagged2、干细胞因子、促血小板成长因子、结粘连分子B、结粘连分子C、内皮细胞粘附分子中的一种或多种。

在一些实施方案中，所述基质蛋白包括纤连蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白、玻连蛋白中的一种或多种。

在一些实施方案中，所述水凝胶微球经由连续相溶液和分散相溶液形成。

所述分散相溶液包含活性连接单元、主体成胶基质和交联剂。