在手术台上进行原位电纺技术，将间充质干细胞固定在骨壁上，以修复骨质疏松引起的骨缺损

《Journal of Nanobiotechnology》：In situ electrospinning at the operating table to immobilise mesenchymal stem cells on the bony wall for the regeneration of osteoporotic bone defects

　　

摘要

干细胞植入是治疗骨质疏松性骨缺损的重要方法。然而，现有的植入方法依赖于支架等载体来将细胞保留在缺损部位，这使得细胞难以直接附着在复杂的骨壁上。在这项研究中，研究人员使用手持电纺设备将间充质干细胞（MSCs）输送到体内的骨缺损处，作为一种改进的细胞植入策略。首先，流式细胞术及相关检测证实电纺对MSCs的存活率影响很小。随后，通过电纺技术将MSCs固定在骨质疏松大鼠的颅骨缺损处。单细胞测序显示，与骨内注射相比，这种方法显著提高了MSCs的保留率。电纺组（ESG）还表现出更高的成骨标志蛋白表达，并增强了骨修复能力。为阐明ESG促进成骨的机制，本研究首先比较了骨质疏松大鼠和正常大鼠之间的骨修复差异。组织mRNA测序及相关分析表明，骨质疏松性缺损的特征是归巢因子c-c基序趋化因子配体2（CCL2）水平降低以及成骨微环境的破坏。mRNA测序及相关检测显示，ESG在这些骨质疏松微环境特征的作用下上调了CCL2的表达，从而促进了内源性干细胞的归巢。接着，本研究利用电纺技术对绿色荧光蛋白（GFP）标记的MSCs进行了植入。在组织切片中检测到绿色荧光后，通过流式细胞术确认了MSCs的保留情况，并对其招募数量进行了量化。在微环境调节方面，本研究重点关注了肿瘤坏死因子刺激基因6（TSG6）。结果表明，在ESG组中，MSCs通过TSG6增加了调节性T细胞的浸润并抑制了M1型巨噬细胞的极化，从而纠正了局部微环境的失衡。当阻断TSG6时，这些免疫调节的改善效果减弱。总之，本研究提出了一种新的干细胞输送策略，能够直接将MSCs固定在骨缺损部位。与非电纺处理的MSCs相比，电纺处理的MSCs增强了自体干细胞的归巢能力，并调节了免疫系统，从而改善了成骨微环境，促进了骨修复。

图形摘要