Nat Biomed Eng：科学家有望利用糖分子来追踪体内的人类间充质干细胞

2022年2月13日 讯 /生物谷BIOON/ --追踪移植的人类间充质干细胞（hMSCs）在体内的生物分布依赖于报告基因或添加外源性的成像制剂；近日，一篇发表在国际杂志Nature Biomedical Engineering上题为“In vivo tracking of unlabelled mesenchymal stromal cells by mannose-weighted chemical exchange saturation transfer MRI”的研究报告中，来自约翰霍普金斯大学等机构的科学家们通过研究对小鼠研究揭示了利用糖分子如何来追踪干细胞。研究人员花费了30年时间分析了如何将化学标签置入细胞来追踪其在活体组织中的移动方式，结果发现，特定自我更新的干细胞或内置有由糖分子制造的失踪剂，当注射到小鼠大脑后，这些失踪剂就能在不添加化学标签的情况下发挥作用。这一研究或许是科学家们将干细胞广泛应用于多发性硬化症和其它神经变性疾病的实验疗法中。

与大多数其它细胞不同，甘露糖残留(绿色)在间充质干细胞膜上非常丰富。

图片来源：Shreyas Kuddannaya

研究者Jeff Bulte博士表示，我们需要一个完整的科学领域来致力于化学和遗传细胞标记，否则我们将无法发现特别的及昂贵的工程化治疗性细胞所移动的地方，以及是哦福其能到达体内的预定位置来修复或替代患病组织。如果在后续实验中得到证实的话，这项研究或许就会简化并推进关于大脑疾病的恢复性研究，由于大脑及其血脑屏障的明暗性质，其被认为是最难以跟踪治疗的器官。

在任何器官中标记用于人类临床试验的治疗性细胞都是非常昂贵且困难的过程，需要科学家们进行广泛的安全性研究，从而使得科学家们重点寻找更好的方法来追踪多发性硬化症和其它神经变性疾病所损伤的治疗性细胞。本文研究中，科学家们长期以来一直使用所谓的间充质干细胞进行研究，其是一类存在于骨髓中能发育为多种类型细胞并能减少炎症水平的特殊干细胞。

这项研究中，研究者Bulte及其同事发现，这些间充质干细胞含有高水平的甘露糖（mannose），其与葡萄糖相似，且能利用基于MRI的标准成像方法轻松成功地被发现；研究者表示，特定的肿瘤细胞会失去大量糖分子，这或许就能被MRI机器很容易就检测到，此后研究人员便有了利用糖分子来作为追踪器的想法，他们指出，干细胞中含有大量甘露糖，大约是典型细胞的2-3倍。由于哺乳动物的细胞通常缺少较高的糖分，因此注射自然含有大量糖分的干细胞或许在脑组织背景下就会很容易被发现。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41551-021-00822-w

这篇研究报告中，研究人员将四种类型人类细胞注射到小鼠的大脑中，包括间质干细胞，对于每一种类型的细胞而言，研究人员共能注射30万个细胞。随后研究人员利用MRI来追踪在两周内所发现的注射细胞群体。结果发现，间充质干细胞的MRI信号要比其它三种注射的细胞类型高出大约60%的比例，并且再注射后两周的MRI图像上能很容易看到；有趣的是，只有活细胞才会产生MRI信号，从而就能为利用该技术确定移植细胞的存活率以及进行追踪制造一定的机会。目前研究人员正在计划进行更多研究来确定是否细胞中的糖分子能被用来检测干细胞分化为其它细胞类型。

研究者Bulte表示，当开始研究细胞标签领域的30年后，我发现了大脑中的间充质干细胞或许并不需要利用化学标签标记来进行追踪，我们或许拥有更好更简便的方法来追踪大脑中的这些细胞；综上，本文研究结果表明，人类间充质干细胞的无标签成像技术或有望推动细胞疗法的开发和测试。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Yuan, Y., Wang, C., Kuddannaya, S. et al. In vivo tracking of unlabelled mesenchymal stromal cells by mannose-weighted chemical exchange saturation transfer MRI. Nat Biomed Eng (2022). doi：10.1038/s41551-021-00822-w