Nature子刊：王冕/高紹榮/李婉露合作開發新型微孔微凝膠支架，解決干細胞遞送難題

編輯丨王多魚

排版丨水成文

卒中（俗稱中風）是全球死亡和致殘的主要原因之一，其中缺血性卒中占比高達 87%。在缺血性卒中治療中，干細胞療法因其在卒中后促進神經恢復的潛力以及治療時間窗口限制少等優點備受關注。

已有臨床前研究表明，神經祖細胞（NPC）移植后可以通過分化替代損傷細胞、分泌保護因子等來促進神經功能恢復。然而，NPC 移植后的在體內的存活和整合仍在存在很大的問題。為了解決這些挑戰，結合生物材料的局部遞送策略成為了一種潛在的解決方案。其中，可注射微凝膠支架已被證明有利于細胞浸潤和組織重塑，并促進血管生成。然而，傳統微凝膠缺乏足夠的內部空間來支持細胞的存活和增殖，導致細胞負載率低，限制了長期修復效果。因此，開發具備優化細胞負載與存活能力的新型微凝膠支架對于推動干細胞療法具有重要意義。

近日，同濟大學生命科學與技術學院高紹榮院士團隊王冕研究員與上海交通大學李婉露教授團隊合作，在Nature Communications期刊發表了題為：Injectable Micropore-forming Microgel Scaffold for Neural Progenitor Cells Transplantation and Vascularization after Stroke 的研究論文。

該研究開發了一種相分離微孔微凝膠（PSMM）-基質復合支架，可用于高效遞送神經祖細胞（NPC），能夠通過促進血管生成和細胞存活，顯著改善卒中大鼠的神經功能恢復。

研究團隊首先使用雙水相體系（海藻酸鈉/聚乙烯醇）結合氣體剪切微流控的方式，高通量制備了大小可控且具有微米級孔隙的微凝膠。實驗結果顯示，相較于納米級孔隙微凝膠，微米級孔隙 PSMM 能顯著提升 NPC 的密度、分布均勻性及活性，從而提高細胞負載能力。

圖1. PSMM促進NPC的體外長期存活

為了提高微凝膠的可注射性和與受損部位的整合能力，研究團隊在微凝膠支架內引入了Matrigel/Collagen I (M/C) 作為基質。M/C 的引入不僅提升了可注射性，保證了細胞在注射過程中的活性，還顯著增強了支架的促血管生成作用。HUVEC/MSC 體外共培養實驗表明，PSMM 支架的血管長度為 MM 組的 1.48 倍，顯示出更優越的血管化效果。同時 HUEVC 和 HEF 的混合培養也證明了兩種微凝膠組的血管化面積都顯著增加，但 PSMM 支架顯示出更優的血管化效果。結合微凝膠支架孔隙統計結果（PSMM組微小孔隙占比明顯高于MM組），推測可能是由于 PSMM 組內部微孔隙的存在為血管的形成和遷移提供了更多的空間。

圖2. PSMM支架促進體外血管化

最后，在缺血性卒中大鼠模型中，負載 NPC 的PSMM-基質復合支架，顯著提升了移植細胞的存活、增殖和神經元分化，促進了卒中核心區血管新生，減少了膠質瘢痕形成，并在 28 天后明顯改善了神經功能恢復。

圖3. 負載 NPC 的 PSMM-基質復合支架促進大鼠卒中后損傷修復

綜上，該研究開發的PSMM-基質復合支架是一種極具潛力的干細胞封裝平臺，兼具高通量、高生物相容性和可注射性。其微孔結構與間質基質顯著提升 NPC 的遞送效率以及移植后的存活，并促進神經-血管重建。該成果為卒中治療中的干細胞遞送難題提供了新的解決思路，也為神經退行性疾病的創新療法奠定了堅實基礎。

通訊作者簡介：

高紹榮，中國科學院院士，教育部“長江學者”特聘教授、國家杰出青年科學基金獲得者、中組部“萬人計劃”領軍人才，同濟大學生命科學與技術學院院長、教育部“細胞干性與命運編輯”前沿科學中心主任，聚焦于胚胎發育與細胞重編程的表觀調控機制的世界前沿研究。

王冕，同濟大學生命科學與技術學院特聘研究員，博士生導師，獲的上海市海外高層次人才計劃、浦江人才等人才計劃，主持多項國家自然科學基金，科技部重點研發計劃課題等項目。主要從事 3D 生物打印與器官構建，母胎界面的體外模型，干細胞遞送等研究，課題組現誠聘2-3名博士后，歡迎具備干細胞、類器官或生物信息學研究背景的優秀博士加入，聯系方式：mianwang@tongji.edu.cn。

李婉露，上海交通大生物醫學工程學院，長聘教軌助理教授，博士生導師。上海市領軍人才。主持國家自然科學基金項目，上海市“科技創新行動計劃”啟明星項目（揚帆專項）等。主要研究方向為利用 3D 生物打印、器官芯片等，建立腦血管疾病模型及組織工程修復研究等。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-64240-1