美国生物技术公司计划推出微纤维技术用于干细胞递送

2012-06-15 16:27 · aday

在干细胞治疗中,一个关键性的问题是如何有效地将干细胞递送至目标区域且保证细胞的存活率。目前常用的干细胞递送方式有静脉递送、动脉注射、水凝胶以及支架等方式。美国一家新兴的创业公司则计划将一种新的微纤维干细胞递送技术进行商业化。这种微纤维由胶原蛋白、纤维蛋白以及其他的生物材料生成。

VitaThreads是一家从伍斯特工学院(WPI, Worcester Polytechnic Institute)新剥离出来的生命科学公司,公司主要生产用于干细胞递送及其他用途的生物高分子线及缝合线。

VitaThreads公司采用电脑控制的系统连续不断地生产干细胞递送用的微纤维

这家新公司是由两位生物医药工程教授George Pins和Glenn Gaudette两个多星期前成立的。在获得WPI的授权后,公司将对一种微纤维技术进行商业化,用于治疗普通运动损伤以及心脏病,并作为一种新的递送干细胞方式用于在人或动物中进行受损组织的再生。

“细胞治疗和组织再生正进入到临床,我们相信VitaThreads平台将是应用这些新疗法的一个重要递送系统,”公司的一位管理人士Wotton说。

公司将要生产的微纤维由胶原蛋白、纤维蛋白以及其他的生物材料生成,大约是人的头发那么粗,可以编织成电缆线样以模拟自然的结缔组织。这种产品最开始开发出来是用于修复膝盖上撕裂的前交叉韧带,在经过改造后可用于递送骨髓源干细胞,对心脏病中受损的心肌进行再生。据WPI介绍,一些其他的WPI实验室在这种纤维上种植各种细胞,作为伤口愈合和骨骼肌再生的支架。

VitaThreads公司计划对这种微纤维技术进行开发后用作各种人类临床,不过其第一个商业化产品将面向动物医疗市场,用作干细胞递送。“干细胞治疗对人类来说还处于研究和发展阶段,不过目前在动物医疗中已经在使用了,”Wotton说。“每年有好几千的马或狗接受干细胞注射以修复撕裂的韧带或结缔组织;这种技术将使干细胞递送变得更为有效。”

目前在干细胞递送中主要的方法有静脉递送、动脉注射、凝胶和支架等。

在2006年4月21日的《肌肉和神经》杂志中一篇论文介绍了利用动脉递送方式向杜氏进行性肌营养不良患者注入肌肉干细胞[1]。在小鼠实验中,研究者对杜氏进行性肌营养不良实验鼠进行大腿手术,使大腿的动脉暴露出来,然后将微型抗肌萎缩蛋白和肌肉干细胞的混合体注入至小鼠大腿动脉。实验结果发现四分之三的实验鼠在一处被检查的肌肉纤维中表达了8%的抗肌萎缩蛋白,其中有一个杜氏进行性肌营养不良实验鼠在两处被检查的肌肉纤维中表达了7%的抗肌萎缩蛋白。研究者认为动脉注射是一种安全、简单和常用的临床手段。2012年2月Neurosurgery发表论文中[2],日本北海道大学Toshiya Osanai博士利用颈动脉注射法将干细胞递送至脑受损小鼠大脑中,极大地促进了小鼠脑功能的恢复。

斯坦福大学的Victor W. Wong和同事们报道了利用仿生凝胶系统来递送干细胞作用伤口修复的方法[3]。这种仿生凝胶主要用多聚支链淀粉制得,研究结论显示,这种支链淀粉水凝胶可高效递送间质干细胞,改善干细胞的存活率。研究者认为这种干细胞递送方式对于利用祖细胞进行皮肤再生非常有益。

对于心脏修复来说,细胞移植的控制、存活率以及功能是最为关键的因素[4]。哥伦比亚大学的研究者利用纯生物复合材料支架构建了一个祖细胞递送平台。利用该支架平台,可轻易地对具有修复能力的细胞进行递送,并对心脏修复进行定量研究。

干细胞产业目前在中国也发展迅猛。据专家预计,全球干细胞医疗在近两年潜在市场大约为800亿美元,如果将药物等相关产业计算在内,2020年前后全球市场规模可达每年4000亿美元。不过从我国干细胞公司上市情况分析,上市公司中并未有公司直接涉及干细胞研究开发领域,如中源协和和金卫医疗的子公司仅从事干细胞资源存储服务业务。

[1] Muscle engraftment of myogenic progenitor cells following intraarterial transplantation

[2] Therapeutic Effects of Intra-Arterial Delivery of Bone Marrow Stromal Cells in Traumatic Brain Injury of Rats—In Vivo Cell Tracking Study by Near-Infrared Fluorescence Imaging

[3] Pullulan Hydrogels Improve Mesenchymal Stem Cell Delivery into High-Oxidative-Stress Wounds

[4] Composite scaffold provides a cell delivery platform for cardiovascular repair