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为解决急性肝衰竭（ALF）细胞治疗难题，研究人员制备仿生多细胞微纤维（MCMFs），疗效显著，意义重大。
急性肝衰竭（ALF），就像肝脏健康的 “超级杀手”，它来势汹汹，会让大量肝细胞坏死，严重威胁生命。目前，细胞移植疗法被看作是对抗 ALF 的 “希望之星”，比如肝细胞能帮忙恢复肝脏的一些关键功能，像合成蛋白质、储存糖原和解毒；间充质干细胞（MSCs）能分泌细胞因子，抑制炎症、调节免疫，加速受伤部位的修复。但理想很丰满，现实很骨感。传统的静脉输注细胞，在到达受损肝脏之前，就会有大量细胞 “牺牲”；就算用了水凝胶封装来实现原位移植，也很难充分发挥细胞的作用。而且肝脏结构复杂，只靠一种细胞移植，很容易受受体内部环境的影响，治疗效果往往不尽人意。所以，开发新的细胞递送策略迫在眉睫。
在这样的背景下，南京大学医学院附属鼓楼医院临床干细胞中心的研究人员开启了一场创新探索。他们受到肝脏微单元天然结构的启发，利用微流体连续纺丝技术，制备出了空间有序的多细胞小叶，也就是多细胞微纤维（MCMFs）。这一研究成果发表在《Research》上，为 ALF 的治疗带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中主要用到了以下几种关键技术方法：首先是微流体技术，通过组装平行毛细管构建了具有多个微通道的微流体装置；其次，利用 Ca2+与海藻酸钠（Alg）溶液的快速交联反应，制备出细胞封装的 Ca-Alg 微纤维；另外，借助多种细胞培养与检测技术，包括细胞染色、免疫荧光分析、酶联免疫吸附测定（ELISA）、定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）等，来评估细胞功能和相关指标变化。实验中的细胞样本，如 MSCs、人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人诱导多能干细胞（hiPSCs）均来自南京大学医学院附属鼓楼医院临床干细胞中心，肝细胞则是由 hiPSCs 诱导而来。
下面来看看具体的研究结果：
- 微纤维的制备与特性
研究人员精心搭建了共流微流体芯片平台，这个平台就像一个微观世界的 “精密工厂”。通过调节海藻酸钠（Na-Alg）和氯化钙（CaCl2）溶液的流速，能制造出不同状态的微纤维，比如笔直的、波浪形的、螺旋状的，还有堵塞状态的。经过不断调试，最终得到了稳定、笔直且中空的微纤维。而且，微纤维的大小可以通过改变溶液流速来调整，Ca-Alg 水凝胶还有不错的生物降解性，在急性疾病过程中能为细胞生长提供良好的 “小窝”。研究人员还把不同的细胞 “安置” 在微纤维里，成功制备出了 MCMFs。在 MCMFs 中，肝细胞和 MSCs 交替围绕着 HUVECs，完美模仿了肝小叶的空间结构。经过检测发现，里面的细胞活性很好，比在传统培养板上培养的细胞状态还棒。
- MCMFs 的体外功能优势
研究人员把肝细胞分成了 4 组进行体外培养实验。结果发现，在微纤维环境下培养的肝细胞，功能表现比在普通培养板上的肝细胞要好很多。特别是 MCMFs 组，白蛋白（ALB）和 CYP3A4 的表达水平更高，合成 ALB 和尿素的能力更强，药物代谢功能也更出色。这表明，MCMFs 这种有序的细胞空间排列方式，能大大促进肝细胞的功能发挥。而且，当用脂多糖（LPS）刺激细胞来模拟 ALF 时，MCMFs 能显著降低细胞内的活性氧（ROS）水平。这是因为 MSCs 在其中发挥了强大的抗氧化作用，而 MCMFs 独特的空间结构更是让这种抗氧化功能如虎添翼。
- MCMFs 在体内的治疗效果
研究人员建立了 ALF 大鼠模型，把 80 只 ALF 大鼠分成 4 组进行实验。结果显示，接受细胞移植的两组大鼠，肝功能指标和存活率都比未接受移植的 ALF 组要好很多，这说明 MSCs、肝细胞和 HUVECs 联合移植能有效对抗肝衰竭。而 MCMFs 移植组的治疗效果更为突出，肝损伤程度明显减轻，恢复速度更快。进一步研究发现，MCMFs 能上调抗氧化应激基因（Nfe2l2 和 Ho-1）的表达，增强 Nrf2 和 HO-1 的活性，同时调节炎症因子的表达，抑制炎症反应。此外，MCMFs 还能让巨噬细胞从促炎的 M1 表型向抗炎的 M2 表型转化，促进肝脏再生，抑制肝细胞凋亡。
在研究结论和讨论部分，此次制备的 MCMFs 展现出了诸多优势。它不仅能连续生产，空间精度高，还使用了生物可降解和生物相容性好的水凝胶，大大提升了治疗效果。在治疗 ALF 的过程中，MCMFs 独特的细胞排列方式意义重大。一方面，MSCs 分泌的细胞因子能调节炎症环境，通过影响巨噬细胞极化等方式减少肝损伤，促进肝脏再生，而且这种空间排列能让这些有益因子更有效地作用于肝细胞；另一方面，细胞间的直接相互作用也得到了促进，形成了类似肝窦的功能结构，有利于营养物质的运输和代谢废物的排出。不过，研究人员也指出，海藻酸钠在体内的降解动力学还需要进一步研究，未来也将深入探索 MCMFs 治疗慢性肝病的潜力。
总的来说，这项研究成功制备出的 MCMFs 为 ALF 的治疗带来了新的希望，在相关疾病治疗和改进传统临床方法方面具有巨大的潜力，有望为肝脏疾病患者带来更多的治疗选择和更好的康复前景。
