糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）是糖尿病常见且严重的并发症，已成为糖尿病患者致残、致死的主要原因之一。过度的炎症以及严重的血管损伤是阻碍糖尿病创面愈合的关键因素，导致创面愈合延迟甚至失败。
近日，南开大学王悦冰/杨志谋团队合作，在利用间充质干细胞（MSCs）球体治疗DFU方向取得新进展。首次开发新型Biotin-DFYIGSR多肽水凝胶用于MSCs的三维培养，实现了MSCs体外快速成球并无创分离。MSCs球体的旁分泌能力显著增强，在创面的滞留率和存活率明显提高，实现了对DFU愈合三个阶段的全面调控及理想的愈合效果。相关研究成果以 “Mesenchymal Stem Cell Spheroids Induced by Supramolecular Nanofibers for Diabetic Wound Healing” 为题，发表在国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials》上（doi.org/10.1002/adfm.202314607）。
移植的干细胞通常以单细胞分散的形式注射到体内，表现出快速的细胞死亡及在病灶部位的滞留率不足，导致其治疗效果有限。三维培养的干细胞球体能够更好的模拟体内组织微环境，包括细胞-细胞和细胞-细胞外基质（ECM）间的相互作用，可以显著改善干细胞的生物学行为，如增殖、免疫调节、血管新生和定向分化等，表现出增强的治疗效果。然而由于体外制备球体的速度较慢、分离的球体容易损伤及还需进一步驯化等障碍，使得MSCs球体还未应用于临床之中。在本研究中，研究人员首次设计并合成了一种新型超分子多肽纳米纤维Biotin-DFYIGSR，用于MSCs的三维培养。Biotin-DFYIGSR具有类似天然ECM的物理性质和生物功能，可高效诱导水凝胶纳米纤维-MSCs之间的相互作用。MSCs与Biotin-DFYIGSR共培养24 h后即可快速聚集形成球体，加入PBS简单离心3 min后即可分离，克服了以往需要使用酶或机械力等从凝胶中分离细胞球体而造成细胞活性与功能受损等问题。蛋白质组学分析及体外实验结果表明，MSCs球体旁分泌作用显著增强。与MSCs单细胞相比，具有更好的抗炎、促血管新生、抗凋亡及ROS清除能力。在建立的糖尿病皮肤损伤小鼠模型中，研究者发现MSCs球体具有优良的生物相容性，在创面部位的存活时间显著延长，并通过抑制炎症期中性粒细胞的积累，调节巨噬细胞由促炎M1表型向抗炎M2表型极化，显著加速创面由炎症期向增殖期的转变。而且，MSCs球体进一步促进了增殖期的细胞增殖、血管新生及重塑期再上皮化和胶原沉积，恢复了皮肤结构与功能，实现理想的伤口闭合。本研究为干细胞治疗DFU提供了一种新型、个性化的策略，快速、简单制备、高效愈合等优势使其具有良好的的临床应用前景。另外，Biotin-DFYIGSR也可用于诱导其他干细胞球体及类器官的形成，适用于临床前模型的构建和其他疾病的治疗。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和后勤军队科研等项目的资助。
示意图：Biotin-DFYIGSR水凝胶诱导MSCs球体形成促进糖尿病创面愈合
参考文献：
Mesenchymal Stem Cell Spheroids Induced by Supramolecular Nanofibers for Diabetic Wound Healing, Advanced functional materials, https://doi.org/10.1002/adfm.202314607.
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202314607
外泌体资讯网 Adv. Funct. Mater | 南开大学王悦冰/杨志谋：多肽自组装水凝胶诱导形成的干细胞球体为糖尿病创面愈合提供新策略
