《Scientific Reports》：In vitro evaluation of a decellularized human fetal skin–derived scaffold repopulated with human amniotic fluid stem cells for potential application in myelomeningocele repair
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推薦：脊髓脊膜膨出（MMC）是嚴(yán)重的先天性神經(jīng)管缺陷。本研究針對(duì)MMC修復(fù)需求，開發(fā)了一種基于脫細(xì)胞人胎兒皮膚細(xì)胞外基質(zhì)（dECM）支架，并評(píng)估了人羊水干細(xì)胞（hAFSCs）在其上的附著和存活情況，成功構(gòu)建了可用于MMC修復(fù)的體外組織模型，為未來細(xì)胞移植治療提供了新的可能。
在生命孕育的最初幾周，胚胎背側(cè)會(huì)形成一個(gè)名為神經(jīng)管的結(jié)構(gòu)，它是大腦和脊髓的“前身”。如果這個(gè)關(guān)鍵的“管道”未能完全閉合，一種嚴(yán)重的先天缺陷——脊髓脊膜膨出（Myelomeningocele, MMC）便會(huì)發(fā)生。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的先天性缺陷之一，MMC意味著部分脊髓和神經(jīng)暴露在外，羊水的沖擊和摩擦?xí)䦟?dǎo)致進(jìn)行性的神經(jīng)損傷，給患兒帶來包括下肢癱瘓、大小便失禁、腦積水等一系列伴隨終生的嚴(yán)重殘疾，對(duì)家庭和社會(huì)是沉重的負(fù)擔(dān)。
傳統(tǒng)的治療是在出生后進(jìn)行手術(shù)，但此時(shí)的神經(jīng)損傷已不可逆轉(zhuǎn)。為了阻止宮內(nèi)進(jìn)行性損傷，胎兒期手術(shù)（宮內(nèi)修復(fù)）應(yīng)運(yùn)而生，旨在盡早“蓋住”暴露的神經(jīng)，保護(hù)其免受進(jìn)一步傷害。然而，現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)仍面臨挑戰(zhàn)，比如修復(fù)材料與胎兒組織整合不佳、缺乏促再生能力等。理想的組織“補(bǔ)丁”不僅需要提供物理保護(hù)，還應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)支持神經(jīng)細(xì)胞存活、生長(zhǎng)的微環(huán)境。正是在這一背景下，一項(xiàng)發(fā)表在《Scientific Reports》上的研究，巧妙地將胎兒手術(shù)中通常被廢棄的組織“變廢為寶”，探索了一種全新的聯(lián)合修復(fù)策略。
為了回答如何構(gòu)建一種理想的、可用于未來MMC修復(fù)的活性組織工程補(bǔ)丁，研究人員主要運(yùn)用了以下三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：1. 利用從MMC矯正手術(shù)中獲取的人胎兒皮膚，通過一套特定的脫細(xì)胞流程，制備出完全去除細(xì)胞成分、保留天然細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix, ECM）結(jié)構(gòu)和生物活性的脫細(xì)胞ECM（dECM）支架。2. 收集同一手術(shù)中的羊水，分離出具有多向分化潛能的人羊水干細(xì)胞（human Amniotic Fluid Stem Cells, hAFSCs）。3. 將hAFSCs接種到dECM支架上進(jìn)行體外共培養(yǎng)，通過一系列細(xì)胞活力、附著和形態(tài)學(xué)分析，評(píng)估該復(fù)合體的可行性。
成功的支架制備與表征
研究人員首先建立并優(yōu)化了人胎兒皮膚的脫細(xì)胞方案。結(jié)果表明，該方案能有效移除細(xì)胞成分和DNA，同時(shí)最大限度地保留了對(duì)于細(xì)胞附著和功能至關(guān)重要的ECM結(jié)構(gòu)蛋白（如膠原蛋白和糖胺聚糖）以及關(guān)鍵的生物活性分子。所得到的dECM支架呈現(xiàn)出天然皮膚ECM特有的三維多孔結(jié)構(gòu)，這為細(xì)胞提供了物理支撐和生長(zhǎng)空間。
hAFSCs在dECM支架上的附著與活力
研究的關(guān)鍵一步是將hAFSCs接種到制備好的dECM支架上。細(xì)胞活力分析顯示，hAFSCs在支架上保持了很高的活性，表明支架材料具有良好的生物相容性，沒有細(xì)胞毒性。更重要的是，顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，hAFSCs能夠緊密地附著在dECM支架的纖維網(wǎng)絡(luò)上，并展現(xiàn)出良好的伸展形態(tài)，這表明細(xì)胞能夠識(shí)別并與支架中的ECM成分發(fā)生相互作用，從而成功“定居”下來。這證實(shí)了dECM支架能夠?yàn)閔AFSCs提供一個(gè)支持其粘附、鋪展和存活的友好微環(huán)境。
構(gòu)建體外組織模型的潛力
綜合上述結(jié)果，hAFSCs與dECM支架成功結(jié)合，形成了一個(gè)有活性的細(xì)胞-支架復(fù)合體。這個(gè)復(fù)合體不僅具備作為物理屏障的機(jī)械支撐潛力，其核心在于dECM提供了仿生的細(xì)胞外微環(huán)境，而hAFSCs作為具有再生潛能的細(xì)胞來源，二者結(jié)合為構(gòu)建一個(gè)功能性的、可用于移植的“活體補(bǔ)丁”奠定了基礎(chǔ)。該研究在體外成功模擬了這種組織工程構(gòu)建體的核心要素。
研究人員最終得出結(jié)論，從MMC矯正手術(shù)中間時(shí)獲取的人胎兒皮膚和人羊水，可以分別被加工成dECM支架和分離出hAFSCs，并且hAFSCs能夠在該自體來源的dECM支架上良好地附著和存活。這項(xiàng)研究的意義十分重大。首先，它提出了一種“利用術(shù)中廢棄組織進(jìn)行自身修復(fù)”的創(chuàng)新型、潛在自體化的治療理念，避免了免疫排斥和倫理問題。其次，它首次在體外驗(yàn)證了將hAFSCs與脫細(xì)胞人胎兒皮膚dECM支架結(jié)合用于MMC修復(fù)策略的可行性，為開發(fā)一種兼具機(jī)械保護(hù)和支持神經(jīng)再生活性的先進(jìn)療法提供了關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。雖然這仍處于體外研究階段，但這項(xiàng)概念驗(yàn)證性研究為未來更復(fù)雜的體內(nèi)研究和臨床轉(zhuǎn)化打開了一扇新的大門，指向了一種有可能改善MMC患兒神經(jīng)功能預(yù)后的全新治療方向。
