基于亚稳态声压系统的脂肪干细胞异型伪胰岛球体一日构建技术及其移植功能增强研究

为解决1型糖尿病(T1DM)胰岛移植存活率低的问题，研究人员利用亚稳态自由悬浮3D培养(FS)装置结合脂肪源性干细胞(ADSCs)，开发出可在8小时内形成的异型伪胰岛(Hislet)。该结构显著提升血管生成、免疫调节及葡萄糖响应性胰岛素分泌功能，动物实验证实其有效维持血糖稳态，为胰岛移植提供了创新解决方案。

　　

研究背景与意义
1型糖尿病(T1DM)因胰岛β细胞功能丧失导致胰岛素分泌不足，患者需终身依赖外源性胰岛素。胰岛移植虽能恢复内源性胰岛素分泌，但面临三大难题：移植后免疫排斥、大直径胰岛(>150 μm)核心坏死、以及血管化不足导致的营养缺氧。传统伪胰岛(p-islet)制备需至少5天，存在细胞活力下降和异种细胞分离的缺陷。针对这些瓶颈，韩国成均馆大学(Sungkyunkwan University)团队创新性地将声学悬浮技术与脂肪干细胞(ADSCs)结合，开发出亚稳态声压培养系统(FS device)，实现了8小时快速构建多功能异型伪胰岛(Hislet)。

关键技术方法
研究采用声压驱动的FS装置（含压电驱动器和反射器），在垂直驻波节点处捕获ADSCs与分散胰岛细胞(1:1比例)，辅以12小时巩固培养。通过流式细胞术、qRT-PCR、血管生成实验及免疫细胞共培养等，评估Hislet的形态特征(平均直径105 μm)、基因表达谱(RNA测序)、葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)功能，并在STZ诱导的糖尿病裸鼠模型中验证移植效果。

核心研究发现
3.1 声压系统实现Hislet快速构建
FS装置中ADSCs凭借较强声辐射力聚集形成球体核心，胰岛细胞环绕形成外壳。8小时声压培养结合12小时巩固培养，形成的Hislet直径较天然胰岛缩小30%，细胞活力与新鲜胰岛相当，且ECM成分(层粘连蛋白、胶原1)表达提升3倍。

3.2 多重功能协同增强
Hislet显著上调血管生成因子(VEGF_A、ANGPT1)和抗炎因子(IL-10、TGF-β)表达，其条件培养基使内皮细胞管形成增加1.96倍。Western blot显示连接蛋白43(Con43)表达提升2倍，增强细胞间通讯。

3.3 转录组特征解析
RNA测序发现Hislet特异性表达643个基因，包括PDX1(调控β细胞功能)和GLUT1(缺氧条件下葡萄糖转运体)。GO分析显示其富集于血管形态发生和ECM组织通路。

3.4 葡萄糖响应与长期存活
血清剥夺培养10天后，Hislet维持完整球体结构，胰岛素刺激指数较天然胰岛提高2.1倍(p<0.001)，UCP2(胰岛素分泌负调控因子)表达降低证实其代谢适应性。

3.5 免疫调节优势
Hislet使M1巨噬细胞向M2表型转化增加1.7倍，下调细胞毒性T细胞的穿孔素表达50%，并促进调节性T细胞(FOXP3⁺)增殖。

3.6 动物实验验证
移植21天后，Hislet组在葡萄糖耐量试验中曲线下面积(AUC)显著降低，免疫荧光显示移植区CD31⁺血管密度增加，证实其促血管化能力。

结论与展望
该研究突破性地将声物理学与干细胞技术结合，创建了24小时内完成制备的"即用型"治疗模块。Hislet通过ADSCs的旁分泌作用(paracrine effect)同步解决血管化、免疫排斥和核心坏死三大难题，且避免外源材料植入风险。未来需在大动物模型(猪/犬)中验证剂量缩放效应，并评估ADSCs长期安全性。这项发表于《Bioactive Materials》的研究为糖尿病细胞治疗提供了新的技术范式，其声压组装策略可扩展至其他器官样体制备领域。