高产率低损伤的脐带来源间充质干细胞分离
2024年7月5日
本研究介绍了一种独特的钝性分离方法，可保持华通胶（Wharton's jelly, WJ）的完整性，从而减少WJ的损伤，并获得数量更多、活力更高的间充质干细胞（MSCs）。与传统的锐性分离方法相比，该方法具有更高的细胞得率和增殖能力。
我们的研究利用人类干细胞培育出多种类器官，这些类器官能够模拟人类器官的功能。我们开发了独特的技术，用于实现中胚层和内胚层的共分化。
它们使这些类器官具备丰富的血管网络。这些类器官将促进器官发育、再生医学、疾病模型构建、药物筛选以及个性化医疗，例如类器官移植。我们的方案针对现有研究中的空白，优化了从脐带中完整分离华通胶的方法，同时保留其血管旁和次级耳样成分。
该方法旨在提高间充质干细胞的产量、存活率和增殖能力，为增加MSC的生产提供一种经济有效的方法。本方案的优势在于，与传统方法相比，能够利用更多的华通氏胶并收获更多具有更强增殖能力的MSC。首先，将所有无菌外科器械放置于工作台面上。
在生物安全柜中，使用75%乙醇对含有先前采集的人类脐带的试管表面进行消毒。将样本移入培养皿中，并用75%乙醇浸泡带结节的部分30秒。
然后，在新的培养皿中，用无菌 PBS 多次冲洗样本。使用手术剪和镊子剪除结节，再将两个结节之间的脐带横向切成短段。用 1 毫升移液器向静脉中灌注 PBS，直至从脐带另一端流出的液体完全透明。
将一段已切割的脐带转移至新的培养皿中。加入适量的磷酸盐缓冲液（PBS），以保持脐带在操作过程中的湿润。用镊子夹住脐带，并借助蚊式钳沿脐带长轴方向拉出动脉。
为将脐带水平固定，使较粗的一侧朝上，将镊子的一个刀片插入脐静脉中并牢固夹紧，确保镊子夹住较粗的一侧。使用手术刀，沿镊子另一侧刀片的边缘，从一端到另一端在羊膜上皮层做线性切口。从切口的角部开始，用有齿镊夹起羊膜上皮的一角，然后用角膜剪沿上皮内表面继续水平剪开一小段距离。
用钳子分离华通胶和羊膜上皮，并逐渐向脐带一端的整个圆周扩展。纵向剥离上皮层。将镊子的两个叶片插入静脉内。
取部分华通胶，将其翻转以暴露脐静脉的上皮组织，随后轻轻剥离静脉上皮。将收集的华通胶置于预先标记的90毫米培养皿中，用剪刀和镊子将其剪切成1至3毫米大小的组织块。
将培养皿倒置（盖子朝下），放入含5%二氧化碳的培养箱中，在37摄氏度下孵育30分钟。每三天更换一次人源间充质干细胞培养基。与传统方法相比，这种独特的钝性解剖法显著提高了华通胶的产量。
通过两种方法计数华通氏胶间充质干细胞的总数量进行进一步分析，结果显示随着传代次数的增加，细胞数量差距显著。在新方法中，间充质干细胞在培养两天后的增殖速率明显更高。
概述
本研究介绍了一种独特的钝性分离技术，用于优化从脐带中完整分离华通胶（Wharton's jelly, WJ）。该方法可保持WJ的完整性，减少损伤，从而获得更高产量的有活力间充质干细胞（MSCs）。
关键研究要素
科学领域
- 干细胞研究
- 再生医学
- 类器官发育
背景
- 华通氏胶是间充质干细胞的丰富来源。
- 传统的锐性解剖方法可能损伤华通氏胶并降低细胞活力。
- 目前亟需改进技术以分离华通氏胶的同时保护其组分。
- 本研究旨在弥补优化华通氏胶分离方法方面的空白。
研究目的
- 建立一种用于分离华通氏胶（WJ）的钝性解剖技术。
- 提高从华通氏胶（WJ）中收获间充质干细胞（MSCs）的得率和活力。
- 比较新方法与传统技术的有效性。
使用的方法
- 用于分离华通氏胶的钝性解剖操作步骤。
- 间充质干细胞得率与活力的评估。
- 与传统锐性解剖方法的比较。
- 收获的间充质干细胞增殖能力的评价。
主要结果
- 钝性分离法导致的华通胶（WJ）损伤更少。
- 与锐性分离法相比，获得的活体间充质干细胞（MSCs）数量更多。
- 新 technique 表现出 MSCs 更优越的增殖能力。
- 结果表明其在再生医学中的应用具有更优潜力。
结论
- 钝性分离技术对华通氏胶（WJ）的分离是有效的。
- 该方法可提高间充质干细胞（MSCs）的得率和活力，支持进一步的研究。
- 此方法有望推动再生医学和类器官发育领域的发展。
常见问题
行业重要性概述
高产率、低损伤的脐带来源间充质干细胞（MSCs）分离方法解决了再生医学和先进临床前模型中规模化细胞来源的关键瓶颈问题。该方案所获得的MSCs具有更高的存活率和增殖能力，直接影响下游疾病建模、类器官开发及转化研究的可靠性。标准化、可重复的MSC分离技术通过降低生物学变异并提高早期研发阶段的预测可信度，支持企业层面的研发组合决策。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 能够稳定获取原代间充质干细胞，用于基于假设的信号通路研究。
- 通过提供高纯度、高活性的细胞群体，降低生物学上的不确定性，支持机制性研究。
- 支持在与疾病相关的细胞系统中进行功能靶点的验证。
筛选与检测方法开发
- 促进制备标准化的间充质干细胞（MSC）培养物，用于可重复的检测方法开发。
- 通过提高初始细胞产量，改善检测的可扩展性和通量。
- 在类器官和共培养筛选平台中实现可靠的化合物评估。
转化与临床前研究
- 提供高质量的间充质干细胞（MSCs），用于开发具有转化医学意义的类器官和疾病模型。
- 通过最小化细胞来源的变异性，支持从发现到临床前验证的连续性研究。
- 通过提高细胞活力和增殖能力，增强临床前研究的预测价值。
流程与工作流整合
该MSC分离方案整合了早期发现与临床前模型开发的交叉环节，支持从靶点验证到基于类器官筛选的各项工作流程。
- 发现生物学：为通路分析和机制去风险化提供高完整性的间充质干细胞（MSCs）。
- 筛选：提供可重复、高得率的细胞制备样本，用于定量检测输出。
- 分析：支持对不同分离方法在细胞得率、活力和增殖能力方面的比较分析。
- 转化研究：契合疾病相关模型构建及生物标志物研究的需求。
- 企业级复用：为多个研发项目建立标准化、可放大的细胞来源能力。
运营与企业影响
- 科学价值：提高基于细胞研究的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：增强间充质干细胞分离的标准化、可重复性和可扩展性。
- 战略价值：通过降低生物学风险，支持更优的决策判断与资本使用效率。
- 项目组合影响：实现基于风险调整的再生医学及转化研究项目的优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备无菌组织操作和钝性解剖技术方面的专业技术知识。
- 需要具备生物安全柜、手术器械和细胞培养基础设施的使用条件。
- 要求跨团队标准化操作，以确保不同批次和不同实验场所之间结果的可重复性。
- 针对不同的脐带来源或模型系统，可能需要对方法进行相应调整。
- 细胞产量和活力的提升依赖于实验步骤的精确执行。
