[发明专利]一种间充质干细胞递送载体及其应用

说明书

本发明提供了一种用于间充质干细胞递送的载体，包括以下组分：I型胶原蛋白、黑色素纳米粒子和水。本发明的载体可用于基因工程干细胞的递送和肢体缺血的治疗。当对该细胞递送系统进行局部给药时，热触发的原位凝胶化可以将干细胞维持在注射部位，而凝胶网络中包埋的MeNPs可以清除缺血组织中的高水平反应活性氧，从而促进细胞存活。通过改良细胞保留和存活，Grem1‑MSC可以持续分泌高浓度的Grem1，从而通过激活血管内皮细胞中PI3K‑AKT信号通路来促进其增殖并加快缺血部位血管生成，最终促进血流灌注和组织修复。本发明为递送基因工程干细胞提供了新的手段，为提高缺血性疾病的细胞治疗效果提供依据。

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，具体涉及一种可以呈递间充质干细胞的递送载体及其应用。

背景技术

外周动脉疾病(PAD)是一种下肢血流受损的慢性缺血性疾病。严重肢体缺血(CLI)为PAD最严重的阶段，伴随高风险的心血管疾病，可导致截肢甚至死亡。最近的临床数据显示，CLI患者的死亡率在确诊6个月内达到约20％，5年内超过50％。目前，标准的CLI治疗是通过手术或血管内血运重建来恢复受伤肢体的血流。但是，由于手术风险过大或血管本身状况不佳，高达30％的CLI患者不适合标准疗法。因此，迫切需要开发出有效的CLI治疗替代方法。目前最有前景的方法之一是干细胞疗法。干细胞(例如间充质干细胞(MSC))是一组未分化的细胞，它们具有通过直接分化为组织或分泌多种功能性生物分子(例如促血管生成因子和抗炎介质)的旁分泌来恢复组织/器官功能的能力。但是，几个关键问题严重限制了干细胞疗法的治疗结果，尤其是细胞植入后的存活率不佳的问题。研究表明，植入的干细胞在植入后1-7天内滞留率不到10％。

近年来，生物材料介导细胞传递已成为改善细胞保留和存活的一种有前景的方法。特别是，可注射黑色素由于其广泛的优点，如含水量高、与天然细胞外基质(ECM)相似、可将干细胞封装在其框架内的多孔结构等，在细胞递送方面引起了人们相当大的兴趣。此外，除了封装干细胞外，还包括多种促血管生成因子，例如血管内皮生长因子(VEGF)和表皮生长因子(EGF)可以同时被组装在黑色素支架中，从而可以解决促血管生成因子的旁分泌不足的问题并进一步增强细胞存活和增殖。尽管具有这些优点，但注射用黑色素仍然难以克服由于缺血组织中高活性氧(ROS)的产生导致诱导干细胞丢失和功能异常的极其关键的障碍。众所周知，在缺血组织中血流受损通常会引起缺氧的微环境，因此ROS的产生会显着增加，这会损坏细胞膜，氧化脂质导致细胞凋亡。因此，本领域寻求的理想型细胞递送系统不仅需要具备促进细胞保留和存活在局部缺血组织中，也需要调节缺氧微环境以增强治疗效果的能力。但是，目前尚未开发出能够满足这些标准的CLI系统治疗技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明开发了一种间充质干细胞递送载体，可用于基因工程干细胞(Grem1-MSC)的递送，可用于肢体缺血治疗。这种递送载体由天然I型胶原蛋白和生物仿生设计黑色素纳米粒子(MeNPs)组成，具有强大的清除ROS和修复缺血能力。

本发明采用以下技术方案显现本发明的目的：

一种间充质干细胞递送载体，包括以下组分：所述载体包括以下组分：I型胶原蛋白、MeNPs和水。本发明的所述载体能有效清除缺血组织中ROS，保护细胞膜，减少干细胞凋亡。

优选地，所述载体中的I型胶原蛋白、MeNPs的质量百分比为I型胶原蛋白0.3-0.4％、MeNPs0.02-0.05％和水99.55-99.68％。经发明人大量试验研究发现，本发明的载体各组分在上述质量百分比范围内能形成良好的原位水凝胶，超出这个数值范围则不能形成本发明的凝胶，或者不能实现本发明的技术效果。

优选地，所述载体中的I型胶原蛋白、MeNPs和水的质量百分比为I型胶原蛋白0.4％、MeNPs0.05％和水99.55％。经发明人大量试验研究发现，本发明的载体各组分为上述质量百分比时形成原位水凝胶，能最大限度的清除氧化自由基。

本发明还提供了如上所述间充质干细胞递送载体的制备方法，包括以下步骤：