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间充质干细胞（MSCs）在再生医学应用中面临递送难题，尤其脑内递送效率低。本研究评估 syringe-driven 喷雾装置结合低甲基果胶（LM pectin）递送 hMSCs 的效果，发现喷雾不影响细胞活性，果胶中钙可能影响基因表达，为局部递送提供新方向。
在再生医学的广阔领域中，间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）宛如一群充满潜力的 “修复使者”，凭借其分泌因子的抗炎和促再生特性，在多种疾病和组织损伤的治疗中展现出诱人前景。然而，这群 “使者” 要抵达目标组织并发挥作用，却面临着 “交通难题”—— 传统的直接注射或全身输注等递送方式，常常因细胞滞留率低、靶向性有限以及潜在的安全隐患等问题，导致治疗效果大打折扣，尤其是在脑损伤的治疗中，据估计仅有不足 1% 的递送细胞能抵达大脑，大部分细胞都被困在了肺部的小毛细血管里。
为了突破这一困境，寻找更有效的递送方法成为了科研人员的重要课题。来自英国诺丁汉大学药学院等机构的研究人员，将目光投向了喷雾递送这一新兴技术，同时结合生物材料果胶，开展了一项旨在评估人源间充质干细胞（hMSCs）通过喷雾方式递送的可行性研究。这项研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》上，为解决 MSCs 递送难题提供了新的思路和方向。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，使用 SH-SY5Y 细胞评估了四种低甲基果胶（LM pectin）在添加钙后形成凝胶的生物相容性；接着，将间充质干细胞悬浮在四种不同等级的低甲基果胶溶液中，利用 syringe-driven 喷雾装置进行喷雾递送；然后通过细胞活力测试、流式细胞术检测表面标志物以及差异基因表达研究，深入分析果胶和喷雾过程对细胞的影响，此外还进行了转录组分析等。研究中使用的 hMSCs 来自三个不同的捐赠者，样本具有一定的代表性。
果胶的生物相容性评估
通过 PrestoBlue 分析等方法对 SH-SY5Y 细胞进行细胞毒性测试后发现，四种等级的低甲基果胶与 SH-SY5Y 细胞均具有生物相容性。在直接接触测试中，部分果胶等级在特定钙浓度下会使细胞代谢活性略有降低，但基于细胞活力 > 70% 的标准，确认了所有四种果胶等级的生物相容性，为后续研究奠定了基础。
喷雾递送的生物相容性测试
LDH 分析显示，喷雾过程不会导致细胞死亡；PrestoBlue 分析表明，喷雾后细胞的代谢活性仅有轻微降低，且无统计学意义；Live/Dead 染色结果显示，在果胶中通过喷雾或注射器接种的 hMSCs 与在 PBS 中接种的细胞具有非常相似的活力，进一步证明了喷雾递送的安全性和可行性。
hMSC 表面标志物分析
流式细胞术分析结果显示，通过喷雾装置或注射器在 PBS 中递送的细胞符合 MSC 的表面标志物标准，但 CD105 的表达低于 95% 阈值。在果胶溶液中递送的 hMSCs 中，只有 CU-701 等级的果胶在所有测试的细胞表面标志物上与在 1xPBS 中递送的细胞无统计学显著差异，其他等级的果胶均出现了应呈阴性的标志物阳性的细胞群体，这表明 CU-701 果胶在维持细胞表型方面表现更优。
RNA 测序与差异基因表达分析
基于 CU-701 果胶在表面标志物分析中的良好表现，对其进行了转录组分析。结果表明，与使用注射器接种细胞相比，喷雾过程不会改变 hMSCs 的基因表达。然而，与 PBS 相比，使用果胶进行递送（无论是通过注射器还是喷雾）都会导致基因的上调和下调。主成分分析（PCA）显示，基因表达的差异主要与递送材料和细胞供体有关，而非递送方法。火山图分析还发现，TGF-β1 的表达在两种对比中均显著上调，而其他所选基因的表达没有显著变化。
研究结论与讨论
综上所述，本研究表明 syringe-driven 喷雾装置适用于 hMSCs 的递送，喷雾过程不会影响 hMSCs 的活力，且与未经历喷雾过程的细胞相比，喷雾后细胞的转录组未发生改变。果胶具有生物相容性，适合作为喷雾过程中的材料。然而，果胶凝胶化过程中使用的钙似乎影响了细胞的转录组，但由于果胶的粘液粘附特性，在转向离体和体内研究时，所用钙的浓度将降低。
这项研究的重要意义在于，它为间充质干细胞的递送提供了一种新的有效方法 —— 喷雾递送结合果胶材料，有望解决传统递送方式在脑损伤等治疗中的难题，为再生医学的发展开辟新的路径。未来的研究可以进一步探索降低钙浓度后的体内效果，以及果胶在保护细胞免受损伤环境影响方面的作用，推动该技术向临床应用迈进。
