治疗细胞的分泌表现取决于所处环境
以细胞持续分泌凝血蛋白,是血友病 A 治疗的一条研究路径。细胞进入体内后会接触流动环境,这可能改变其分泌表现。2021 年 3 月 1 日,Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 发表维克森林大学(Wake Forest University)等机构研究,以肝窦的低剪切环境为参照,评价一种拟用于血友病 A 治疗的胎盘来源细胞。
研究对象 PLC-mcoET3 是人胎盘来源细胞,表达含人源与猪源组成的工程化凝血因子 VIII(FVIII)。这些细胞本身还产生内源 FVIII 及血管性血友病因子(von Willebrand factor,vWF),后者与 FVIII 的稳定性和功能有关。因此,研究分别测量培养液中的凝血活性、vWF 含量,以及内源 FVIII、vWF 与外源 mcoET3 的转录量,观察流动对不同产物的影响。
装置材料也会影响凝血相关测量
团队最初采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与玻璃装置,但遇到泄漏等问题,也担心材料可能激活凝血过程,从而影响 FVIII 活性测定。细胞在 PDMS/玻璃装置中出现干扰素γ(IFNγ)分泌,而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)装置中未检测到相应分泌。结合取样和回收细胞的需要,研究随后改用 PMMA 装置。
正式比较设置静态和名义剪切应力 0.05、0.5 dyne/cm² 两种流动条件,培养液体积保持一致,并在 24 小时后比较产物。流体计算用于核对通道内的实际剪切分布:较低剪切条件较为接近设定值;在名义 0.5 dyne/cm² 条件下,通道边缘约为 0.5、中央升至约 0.7 dyne/cm²。
流动条件下,凝血活性与 vWF 含量下降
培养液的 FVIII 相关活性采用活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time,aPTT)分析,并按细胞数归一化。静态组均值为 3.69 IU/10⁶细胞/24 小时,两种剪切条件下分别为 2.03 和 1.99 IU/10⁶细胞/24 小时;相应 n 为 15、11 和 10。两个流动组均显著低于静态组,但彼此之间没有显著差异。该活性指标同时包含细胞内源 FVIII 与 mcoET3 产物的贡献。
vWF 使用特异性免疫测定。其平均分泌量从静态条件下 339.9 ng/10⁶细胞/24 小时,降至较低剪切下约 216.9 和较高剪切下 123 ng/10⁶细胞/24 小时。与 FVIII 相关活性不同,vWF 在较高剪切下还出现进一步下降。两个产物对流动强度的反应并不完全相同,单用一种凝血相关指标无法概括细胞的全部分泌表现。

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外源 mcoET3 与内源 FVIII、vWF 的转录反应不同
逆转录定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)结果显示,内源 FVIII 和 vWF 的转录量在流动条件下下降,外源 mcoET3 转录量则未显著改变。转录检测可以区分各转录本,aPTT 则反映培养液中产物的共同凝血功能。判断 mcoET3 蛋白产量是否在流动下保持稳定,还需要能够单独测量该产物的指标。
研究还检查了细胞感受剪切作用的相关信号。所测整合素的阳性细胞比例和表面表达强度未出现显著改变,但通路相关基因分析及后续检测发现 KLF2、miR-10a 和 miR-30c 上调。作者据此提出,这些信号可能参与流动对内源 FVIII 与 vWF 表达的调节。
体外评价还需考虑植入部位的机械条件
这项研究把已有候选治疗细胞放入接近目标部位的低剪切环境,观察到静态与流动条件下的分泌差异。模型用于补充移植前细胞产品的体外评价,分别考察材料引起的细胞反应、局部流场、产物含量与功能活性。作者指出,真实组织还存在刚度、细胞排列等其他机械因素,后续研究需要进一步考察这些条件与剪切作用的关系。