北科生物赋能干细胞技术平台

2024年最新研究成果

在国际权威学术期刊 《Cell & Bioscience》上发表！

近日，深圳市北科生物科技有限公司研发中心蔡车国教授和廖延博士团队在国际权威学术期刊 《Cell & Bioscience》（影响因子7.5）在线发表最新基础研究论文。论文题目为：“Unveiling the functional heterogeneity of cytokine-primed human umbilical cord mesenchymal stem cells through single-cell RNA sequencing”。

间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）疗法在多种疾病上已经取得了显著效果，特别是在免疫炎症介导和组织损伤相关疾病治疗中，主要是因为MSCs的免疫调节能力和促组织修复作用。临床数据展示MSCs治疗效果在临床上存在差异性，究其原因可能与疾病微环境差异、患者个体差异和 MSCs 异质性等因素有关[1]。基于MSCs可塑性和疾病微环境的相关报道，多种方法可增强MSCs的生物学功能，如炎症因子诱导、缺氧诱导和三维培养等方式[2]。炎症因子赋能MSCs被认为是模拟体内炎症微环境的最常用手段之一，可有效提高MSCs的免疫抑制功能(图1所示)。因此，通过研究不同技术手段优化MSCs的生物学功能，使其定向的增强，从而提高治疗效果，特别是开发为患者定制的赋能型MSCs具有重要意义。

在本研究中，团队人员通过使用6种炎症因子体外“赋能”脐带MSCs后进行单细胞转录组测序，通过生物信息学分析发现：IFN-γ赋能的MSCs有效增强其免疫调节能力，可通过分泌更多免疫调控分子（IDO1，PD-L1等）来抑制免疫细胞的增殖和促炎因子表达；TNF-α赋能的MSCs有效增强其趋化潜力，可释放多种趋化因子（CCL2，CXCL1等）来趋化免疫细胞靠近MSCs；IL-4赋能的MSCs有效增强其分泌胶原的能力，可产生更多种类的胶原蛋白（COL1A1，COL5A1等），在损伤组织的修复上发挥作用（图2所示）。同时，我们也发现IFN-γ和TNF-α赋能后可以降低脐带MSCs的细胞异质性，可为临床提供均一化更好的干细胞产品。

图2 炎症因子赋能MSCs增强多种特定生物学功能

该研究针对炎症因子赋能的MSCs绘制了细胞图谱，不同的炎症因子赋能的MSCs表现出特定的生物学功能，表明其具有不同临床应用价值。这些发现为解析MSCs的体内生物学功能和精准治疗应用提供了新思路，对促进脐带MSCs的治疗策略和质量控制提供了理论基础，对脐带MSCs的基础研究和临床应用具有深远的意义。

该篇论文的发表，充分展示了北科生物在科研和技术创新方面的实力，为赋能间充质干细胞临床转化提供重要理论依据。同时，该论文的第一作者胡志伟（湖南大学生物医学工程硕士，北科生物研发工程师），擅长利用生物信息学手段解析和预测干细胞生物学功能，为干细胞新技术研发提供重要支撑，也充分体现了北科生物在研发上实施的多元化技术人才储备策略。

论文链接：

https://cellandbioscience.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13578-024-01219-3

参考文献：

[1] Mehdi, Najar, Rahma, Melki, Ferial, Khalife, et al. Therapeutic Mesenchymal Stem/Stromal Cells: Value, Challenges and Optimization. Front Cell Dev Biol. 2022:9:716853.

[2] Vitale, Miceli, Giovanni, Zito, Matteo, Bulati, et al. Different priming strategies improve distinct therapeutic capabilities of mesenchymal stromal/stem cells: Potential implications for their clinical use. World J Stem Cells. 2023;15(5):400-420.