造血干細胞骨髓移植已經成為許多疾病的標準治療方法，例如血液和淋巴系統癌癥、鐮狀細胞貧血、遺傳性代謝紊亂和輻射損傷。但是，許多骨髓移植都會受到患者免疫系統的排斥，甚至導致移植物抗宿主?。╣raft-versus-host disease）而以失敗告終。

間充質基質細胞（MSCs）可以分泌調節免疫系統的化合物，在動物試驗中可以緩解骨髓移植排斥問題。但是，人類患者的臨床結果卻令人失望。

來自Wyss生物啟發工程研究所、哈佛大學工程與應用科學學院和哈佛干細胞倡議的研究人員展示了一種新技術，能阻止MSCs被體內細胞清除和攻擊，改善小鼠骨髓移植成功率。這項工作發表在PNAS上。

“據我們所知，這是例通過單細胞封裝改善細胞療法的例子，”文章作者Angelo Mao博士說。“而且我們的膠囊細胞可被冷凍和解凍，這些基本不影響細胞性能。”

 

該方法使用微流控裝置在單細胞上覆蓋一層薄薄的海藻酸鹽水凝膠，封裝效率為90%，與其他方法產生的大體積水凝膠不同，這些微凝膠可以通過靜脈注射輸送。當注射入小鼠體內后，這種封裝的MSCs在動物肺部的存活時間是“裸露MSCs”的10倍，續存時間長達3天。

研究人員還通過添加另一種海藻酸鹽交聯的化合物來改良初版本的海藻酸鹽凝膠，使凝膠更堅固，能夠更好地抵抗身體免疫系統和清除機制。新凝膠注射到小鼠體內后，它們的持久性比初版本的微凝膠增加了5倍，比裸露的MSCs增加了一個數量級。

為了模仿多次注射干細胞的人類患者，研究人員用含有胎牛血清的培養基（被體內識別為外源物）孵育包埋細胞，再將它們注入小鼠體內。這種MSCs的清除率高于未經免疫激活的細胞，但仍比裸露的MSCs低五倍，當把這些微凝膠注射入對MSCs有免疫記憶反應的小鼠體內后，其表現也優于裸露的干細胞。

研究小組將MSCs封包微凝膠與移植骨髓（其中一半與受體小鼠免疫相容，另一半免疫不匹配）一起注射到小鼠體內。與未接受MSCs的小鼠相比，接受了封包MSCs的小鼠在9天后其骨髓和血液中同種異源骨髓細胞比例增加了一倍以上。與裸MSCs相比，封包的MSCs讓同種異源細胞更大程度地植入了受體骨髓。

“這項研究的優點是它使用了一種*非遺傳的方法顯著提高了移植環境下的細胞存活率，”Mooney說。“這項技術很好地補充了基因工程方法，事實上，它比直接修改免疫細胞本身更有效率。”

他們希望在不久的將來可以證明該方法的臨床可行性。“這項技術同時解決了骨髓移植和干細胞治療的多重問題，采用了一種簡潔的、基于生物材料的方法，”Wyss 創會理事Donald Ingber說。“我們很高興支持這個項目，并期待微膠囊的其他潛在應用以解決藥物和細胞的呈遞問題。”