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放疗后的头颈癌患者和干燥综合征患者常受口干症（Xerostomia）困扰，却无根治之法。研究人员对比三种可逆热离子交联水凝胶，发现 AGHA 水凝胶能促进功能性人唾液腺腺泡细胞球体形成。这为相关疾病研究和治疗提供新平台。
在口腔健康领域，唾液腺（Salivary glands，SG）起着至关重要的作用，它负责分泌唾液，维持口腔的湿润和正常功能。然而，对于接受头颈癌放射治疗的患者以及患有干燥综合征的患者来说，他们常常会遭受口干症（Xerostomia）的折磨。这是因为不可逆的 SG 损伤会导致唾液分泌减少，进而引发一系列口腔问题，严重影响患者的生活质量。目前，针对受损的唾液腺上皮（腺泡）细胞或被纤维化组织替代的情况，尚无永久性的治疗方法。现有的药物治疗主要依赖唾液刺激药物，但这需要有存活的腺泡细胞群体；姑息治疗虽然能暂时缓解症状，却无法带来长期的治疗效果。
在这样的困境下，来自麦吉尔大学（McGill University）的研究人员决心寻找新的突破。他们开展了一项旨在探究不同水凝胶对人唾液腺细胞体外培养影响的研究。研究人员将目光聚焦在三种可逆热离子交联水凝胶上，分别是藻酸盐 - 明胶（Alginate–gelatin，AG）、含胶原蛋白的 AG（AGC）和含透明质酸的 AG（AGHA）。经过一系列严谨的实验，研究人员发现，这三种水凝胶的机械性能与人类 SG 组织相当，但 AGHA 水凝胶在促进人唾液腺腺泡细胞球体形成方面表现最为出色。它能够产生更大（>100 个细胞 / 球体）、更具活力（>93%）、增殖能力更强且组织更有序的 3D SG 球体，并且在培养 14 天的过程中，能在空间和时间上维持关键 SG 蛋白（如 AQP5、NKCC1、ZO - 1、α - 淀粉酶）的高表达。此外，这些球体对激动剂诱导的刺激有反应，会增加 α - 淀粉酶分泌颗粒。该研究成果发表在《International Journal of Oral Science》上，为相关疾病的治疗和研究开辟了新的道路。
为开展这项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。在水凝胶的制备上，严格按照不同配方配置 AG、AGC 和 AGHA 水凝胶溶液。利用非侵入性的 ElastoSens? Bio2 机械测试仪和微压缩测试仪分别分析水凝胶的粘弹性和压缩模量。细胞培养方面，选用人唾液腺细胞系 NS - SV - AC 和人原代唾液腺细胞（Salivary Functional Units，SFU）。通过活 / 死染色（Live/Dead assay）和 WST - 1 检测分别测定细胞活力和代谢活性，还运用定量实时聚合酶链反应（qPCR）检测基因表达水平 。
研究结果如下：
- 水凝胶机械性能与人体 SG 组织相似：通过测量凝胶过程中的粘弹性变化以及对成型凝胶进行微压缩测试，研究人员发现三种水凝胶在热凝胶化阶段的凝胶速率相似，离子交联后，AG、AGC 和 AGHA 的最大平均 G 值虽有差异，但都在人体 SG 组织的力学性能范围内。这表明这些水凝胶在模拟人体 SG 组织的力学环境方面具有可行性。
- AGHA 水凝胶促进高质量球体形成：通过共聚焦显微镜成像观察，在所有水凝胶中，细胞在培养 3 天内开始形成球体，7 天时球体变大且结构更紧密。AGHA 水凝胶中形成的球体活力更高，代谢活性在培养前期增长迅速且能在 7 - 14 天保持稳定，形成的球体尺寸也更大。这说明 AGHA 水凝胶为细胞提供了更适宜的生长环境，有助于形成高质量的球体。
- 3D 培养促进关键蛋白表达和定位：RT - qPCR 结果显示，AQP5、ZO - 1、NKCC - 1 和 α - 淀粉酶在 3D 培养的 NS - SV - AC 细胞中的表达显著高于 2D 培养。免疫检测发现，在 AGHA - 3D 培养的球体中，这些关键蛋白不仅表达量增加，而且定位更加准确。这表明 3D 培养体系更有利于维持细胞的分化状态和功能。
- 3D 培养的球体具有分泌功能：对 NS - SV - AC 细胞进行交感刺激后，检测 α - 淀粉酶活性发现，2D 培养的细胞无 α - 淀粉酶活性，而 3D 培养的球体有活性，且刺激后细胞内分泌颗粒增多。这说明 3D 培养的球体具备分泌功能，对研究唾液腺的分泌机制具有重要意义。
- AGHA 水凝胶支持原代细胞的培养和分化：利用 AGHA 水凝胶培养人原代唾液腺细胞（SFU），发现 SFU 能形成大小合适的 SG 微组织，在培养 10 天内保持高活力，代谢活性先升后稳。同时，SFU 中关键的腺泡细胞标记物高表达且定位正确。这表明 AGHA 水凝胶能够支持原代细胞的培养和分化，为进一步研究唾液腺的生理功能提供了有力的工具。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，虽然不同的平台在唾液腺生物工程领域不断涌现，但 3D 模型和培养条件仍需优化。维持腺泡细胞的分化状态和细胞异质性仍是挑战。本研究中，三种水凝胶虽都能使细胞自组装成 3D 结构，但 AGHA 水凝胶综合性能最佳。它不仅为 SG 细胞的扩增和球体形成提供了良好的机械和生化环境，还因其 3D 基质的可逆性，便于通过简单的离子螯合过程回收球体，且不影响其完整性、活力和功能。此外，AGHA 水凝胶还能支持人 SFU 的扩增，维持其高活力和关键 SG 标记物的表达。这一研究成果为体外和体内 3D 疾病建模平台的构建提供了可能，有望用于研究辐射响应模型等，对推动唾液腺相关疾病的研究和治疗具有重要意义。
