肝细胞微囊化技术及其在生物型人工肝中的应用进展

生物型人工肝的推广应用受限于缺乏足够数量的具有高度活性和良好功能的肝细胞。肝细胞微囊化为肝细胞大规模、高活性体外培养及长期冻存提供了一种可靠方法。微囊具有良好的生物相容性和合适的半透性,能保证肝细胞在微囊内长期存活,并维持正常的生理功能。本文就肝细胞微囊化技术及其在生物型人工肝的应用进展进行综述。

活细胞微囊化——长效释放体系

引言固定化酶和其它大分子已被制成许多在工业和医学上使用的长效释药体系。但是,这些体系受下列因素限制:(A)包于释药体系的物质数量受限;(B)体系的非控释性;(C)需用外科手术取出不降解骨架;(D)骨架的生物相容性差。理论上讲,采用细胞微囊化作为激素、酶和其它大分子的释药体系有一定优点,因在生物相容膜内的细胞.由于免疫隔离使副反应减少,同时使细胞分泌物的生理性释放延长。本文叙述有关藻酸盐—聚赖氨酸—藻酸盐膜包囊的胰岛、肝细胞的体内外长效性研究。材料和方法动物杂交Wistar大鼠,雄性。

微囊化小鼠白介素12基因工程细胞的长效抗肿瘤作用

目的 探讨通过微囊化能否获取长效抗肿瘤的小鼠白介素 12 (mIL 12 )基因工程细胞。方法 构建pcDNA3.1/mIL 12重组表达质粒 ,然后稳定转染CHO细胞 ,采用海藻酸钠微囊制作技术 ,将mIL 12基因修饰的CHO细胞包裹。观察微囊化mIL 12基因工程细胞的mIL 12释放 ,并将微囊化细胞植入荷瘤小鼠体内 ,测定小鼠的抗肿瘤免疫功能及抑瘤效应。结果 微囊化mIL 12基因工程细胞产生的mIL 12蛋白可自由透过微囊膜。植入荷瘤小鼠体内2 1d后 ,微囊化mIL 12基因工程细胞治疗组血清中mIL 12 ,mIL 2及mIFN γ水平分别为 (5 49± 5 3) ,(180± 2 9)和 (10 0 8± 15 6 )ng·L- 1,而mIL 4 ,mIL 10水平则显著降低。脾脏细胞毒T淋巴细胞 (CTL)活性及自然杀伤细胞 (NK)活性均显著增高 ,肿瘤生长受到显著性抑制 ,荷瘤小鼠的存活期明显延长。结论微囊化mIL 12基因工程细胞在体内可持续、稳定地释放mIL 12 ,能激发机体产生持久而强大的抗肿瘤免疫反应 ,对实验小鼠产生明显的抗肿瘤效应并延长其生存期。

细胞微囊化技术的研究进展

细胞微囊化是将目的细胞包裹于一种或几种生物相容性良好且具有半透膜特性的材料内，既可实现免疫隔离、防止大分子免疫物质和免疫细胞攻击，又允许代谢产物、小分子营养物及细胞活性物质自由出人微囊。随着跨学科技术的不断进步，细胞微囊化技术显示出越来越广阔的应用前景，有望用于弥补器官移植的多种局限。同时随着细胞微囊化技术的日益发展和成熟，其在再生医学方面不断显示出强大的优势，必将推动人工细胞和人工器官领域快速发展。对细胞微囊的制作、微囊外膜对免疫大分子物质和细胞因子的作用、微囊外膜的免疫原性及细胞微囊化技术的代表性应用作一综述。

微囊化HepG2细胞脂代谢与线粒体功能和蛋白的合成

背景:动、植物及微生物细胞在特殊微环境中培养时的生长与生产特性,与正常生理条件下或传统培养环境相比,具有明显变化,而这种变化是在不改变总体宏观环境与条件的前提下,实现了生物体微环境的相对有利。微囊微环境决定了细胞的生长和代谢行为,与微囊化细胞的功能息息相关。目的:观察微囊化肝细胞脂代谢水平改变对细胞线粒体功能及蛋白合成能力的影响。方法:将微囊化HepG2细胞接种于含1μmol/L氟伐他汀的MEM培养液中,在37℃,体积分数为5%CO2培养箱中培养。测定氟伐他汀干预前后微囊化HepG2细胞总胆固醇、三酰甘油、白蛋白水平变化以及线粒体功能变化。相差显微镜观察囊内细胞生长状态。结果与结论:①微囊化HepG2细胞总胆固醇和三酰甘油水平随着培养时间延长显著增高(P<0.05);细胞线粒体功能出现抑制(P<0.05)。②氟伐他汀能够降低囊内细胞总胆固醇水平(P<0.05),但对三酰甘油水平影响无显著差异(P>0.05)。③氟伐他汀干预能在一定程度上缓解囊内出现的细胞线粒体功能抑制和白蛋白水平降低现象(P<0.05)。结果提示微囊化细胞脂代谢水平变化尤其是胆固醇合成增加与细胞线粒体功能抑制及蛋白合成能力降低有关。

微囊化人工细胞技术及其应用

目的:系统回顾当前国内外微囊化人工细胞技术的临床应用研究进展。资料来源:检索PubMed数据库中1980-01/2006-06有关人工细胞微囊技术进展的文章,检索词“microcapsule,artificial cell,transplantation”,并限定文献语言种类为English。同时检索中国知网医学文献数据库1994-01/2006-06的相关文章,检索词为“微囊化,人工细胞,移植”。资料选择:纳入标准:①人工细胞微囊的成囊材料、成囊工序及微囊发生器的研究。②人工细胞微囊生物特性的研究。③临床应用的研究。④动物实验。排除标准:①较陈旧的文献。②重复研究。资料提炼:共收集到符合上述要求的文献80篇,58篇符合纳入标准。其中研究内容相似的,以近3年内发表在较权威杂志者优先。排除的20篇为较陈旧的文献及重复研究;对符合标准的38篇文献进行分析。资料综合:适当的囊材、先进的制作工序和机械设备,能显著提高微囊的生物相容性、机械稳定性、免疫隔离效果,提高细胞移植的成功率。微囊化技术可明显提高移植细胞在体内的存活时间。微囊化人工细胞移植在甲状旁腺功能低下症、帕金森病、脊髓损伤、急性肝衰竭、肿瘤等疾病的治疗方面取得了良好的效果。结论:微囊化技术可以有效的避免免疫排斥反应对移植细胞的损伤,日益成熟的人工细胞微囊技术在临床疾病治疗方面的广阔的应用前景。

内质网应激对微囊化HepG2细胞脂代谢影响及调控研究

研究内质网应激发生对微囊化细胞脂代谢调节的影响,探讨内质网应激拮抗剂对微囊化细胞生长代谢调控的可行性。采用静电液滴法制备微囊化细胞,Real-time PCR法检测微囊化对葡萄糖调节蛋白78(GRP78)和C/EBP同源蛋白(CHOP)表达影响;通过MTT法检测细胞活性,ELISA法检测白蛋白含量,乙烷-丙酮法抽提测定胞内总胆固醇和甘油三酯含量,并比较拮抗剂四苯基丁酸(4-PBA)干预后相关指标变化。结果显示,微囊细胞中内质网应激标识蛋白GRP78和CHOP表达量分别为同天数下平面细胞3.6倍和1.9倍(P<0.05),胞内总胆固醇(CHO)和甘油三酯(TG)含量分别为平面细胞1.7倍和3.2倍(P<0.05)。内质网应激拮抗剂4-PBA在1.0 mM可显著增加微囊化细胞活性。干预后GRP78和CHOP基因表达水平降低50%和30%(P<0.05),胞内CHO和TG含量降低30%和15%(P<0.05),并使白蛋白水平较对照组显著提高(P<0.05)。结果提示微囊内存在内质网应激,且与微囊细胞脂代谢失调有关;内质网应激拮抗剂能缓解微囊对细胞的以上作用。

微囊化转CEA基因细胞诱导小鼠抗肿瘤免疫的研究

为发展癌胚抗原 (CEA)阳性肿瘤的治疗性疫苗 ,应用基因工程和静电液滴技术制备出微囊化转CEA基因细胞 ,经腹腔免疫实验小鼠 ,再分别应用CEA基因转染的H2 2 细胞小鼠皮下及腹腔接种 ,观察微囊化转CEA基因细胞对小鼠肿瘤的抑制作用及其诱导小鼠细胞毒性T淋巴细胞(CTL)特异性杀伤CEA阳性肿瘤细胞的能力 ,并用流式细胞术检测了小鼠肿瘤细胞的生长周期和各实验组脾脏T淋巴细胞亚群的分布情况。结果显示 ,微囊化转CEA基因细胞可以有效抑制CEA阳性肿瘤的生长 ,诱导小鼠CTL对CEA阳性肿瘤细胞的特异性杀伤 ,并能改善荷瘤小鼠的免疫功能 。

微囊化细胞的低温保存

背景:微胶囊是一种有效的免疫隔离工具,低温冷冻方便了微囊的保存与运输,有利于微囊化技术在临床的推广应用。目的:综述微囊低温保存技术中微囊低温保存特点、不同保存方法优缺点、研究方法及微囊低温保存实验现状。方法:检索1980/2010 PubMed数据库,1991/2010万方数据库、维普数据库有关微囊低温保存研究,低温保存工艺理论及专用仪器,微囊低温保存技术医学应用的文献。结果与结论:微囊化细胞在低温保存过程中的损伤特点与细胞、组织有很大不同。微囊相对较大的尺寸与复杂的囊壁半透膜结构,使得微囊结构与囊内细胞更容易受到溶质损伤与冰晶损伤,因此不能简单套用单细胞悬液的低温保存方案。慢速冷却法与玻璃化法是两种常见的微囊化细胞低温保存方法,各有利弊。微囊化细胞低温保存技术尚未成熟,在开发新型微囊低温保存设备,优化设计微囊低温保存方案的同时,需进一步加强对微囊冻存机制更深层次的探索。

微囊化细胞冻存的研究进展

背景:细胞微囊化为细胞大规模、高活性体外培养及长期存储提供了新的途径,低温保存是目前保存细胞的重要方法,技术日新月异,复苏细胞在临床和基础研究中的应用越来越多。目的:分析近年来微囊化细胞冻存的相关研究,对微囊化细胞冻存技术的发展作一总结。方法:以"微囊,冻存"为检索词,检索中国期刊网(1979/2010)及维普数据库(1989/2010),限定文章语言种类为中文;以"Cryopreservation,Microencapsule"为检索词,检索PubMed数据库(1979/2010),限定文章语言种类为English。纳入含有微囊化细胞冻存的研究,排除其他形式细胞冻存的研究,结果以各种细胞微囊化后进行冻存处理后产生作用为指标,共检索到43篇文献。结果与结论:随着生物人工肝与以及其他细胞移植研究的深入,对微囊化细胞的需要量将显著增加,微囊化细胞的低温保存技术已成为保正其顺利应用的关键技术之一。目前,微囊化细胞的低温保存技术已经开展了不少研究,有多项研究结果表明复苏后微囊化细胞的存活率和生物学功能都能保持较好的水平,但相关机制仍未完全阐清,各种冻存方法还需要优化。

微囊化对HepG2细胞渗透压调节基因表达影响及调控研究

探讨微囊微环境对HepG2细胞渗透压调节基因表达影响及抗渗透压物质干预效果。静电液滴法制备微囊化细胞,Real-time PCR法检测不同培养方式下钠/肌醇转运蛋白(SMIT)和牛磺酸转运蛋白(TAUT)基因表达;通过MTT法检测细胞活性、ELISA法检测白蛋白含量,比较牛磺酸和海藻糖干预后指标变化。结果表明,不同培养方式间SMIT表达无显著差异;微囊化细胞TAUT表达增高,是平面细胞4.3倍(P<0.01);添加1～1.5 mM牛磺酸后,囊内细胞活性较对照组增加约15%～30%,白蛋白水平增加15%(P<0.05);海藻糖虽在0.1 mM时使囊内细胞活性增加20%～30%(P<0.05),但对白蛋白分泌水平无显著影响。微囊内存在高渗应激因素诱导基因表达改变,牛磺酸和海藻糖能拮抗其对细胞的抑制作用。

采用微囊化固定细胞进行木糖醇发酵的培养基优化

将微胶囊技术用于木糖醇的高细胞密度发酵 ,采用均匀设计和多元逐步回归方法对其发酵培养基进行优化研究 ,得到仅含 6 .8g/L酵母浸膏的优化培养基配方 ,与文献中针对游离发酵的优化培养基相比 ,新的培养基配方使木糖转化率从 82 .9%提高到 88.0 %。

应用微囊化转基因细胞进行小鼠腹腔移植的实验研究

目的:探讨微囊化转基因细胞用于异体细胞移植治疗的可能性。方法:使用静电液滴技术制备海藻酸钠-壳聚糖微胶囊,包埋转入癌胚抗原部分基因的人成纤维样骨髓基质细胞,进行实验小鼠腹腔移植。结果:微囊化人源细胞移植到小鼠腹腔3个月内,细胞可以继续生长、增殖并提高小鼠的兔疫功能。结论:海藻酸钠-壳聚糖作为成囊材料具有良好的生物相容性、囊膜强度和免疫隔离作用;微囊化细胞移植有助于扩大异体移植的细胞来源,并为构建微囊化转基因细胞疫苗治疗恶性肿瘤的研究提供了可靠的依据。

微囊化异种肝细胞移植治疗大鼠急性肝功能衰竭

目的:探讨微囊化猪肝细胞异种移植治疗大鼠急性肝功能衰竭的可行性.方法:将分离的猪肝细胞微囊化后移植到Wistar大鼠腹腔内,3d后切除大鼠80%肝叶造成肝衰模型,观察大鼠2wk存活情况.结果:对照组、未微囊化肝细胞移植组及微囊化肝细胞移植组的2wk存活率分别为6.2%,31.2%和56.2%,微囊化组肝细胞存活率明显较未微囊化组及对照组高.微囊化肝细胞在移植14d后结构基本完好.结论:微囊化异种肝细胞移植提供了一种治疗急性肝功能衰竭的可行方法.

培养微囊化牛肾上腺嗜铬细胞分泌镇痛物质能力的实验研究

目的:了解培养的海藻酸钠-多聚赖氨酸-海藻酸钠(APA)微囊化牛肾上腺嗜铬细胞(BCCs)的儿茶酚胺(CA)和亮氨酸脑啡肽(L-EK)的分泌状态。方法:在非囊化BCCs与囊化BCCs(APA-BCCs)的孵育液中加或不加尼古丁,用高效液相色谱-电化学法检测孵育液中去甲肾上腺素和肾上腺素的含量、用放射免疫法检测孵育液中L-EK的含量。结果:培养1,3,5,7,9和11d时,在非刺激条件下,APA-BCCs与BCCs均能稳定地分泌CA和L-EK;尼古丁刺激时可显著增加BCCs和APA-BCCs分泌CA和L-EK的水平(P<0.05);APA-BCCs与BCCs的基础及刺激分泌水平差异无显著性意义。结论:体外培养的BCCs及APA微囊化BCCs均具有儿茶酚胺类和脑啡肽类的基础及刺激分泌功能。

蛛网膜下植入微囊化牛肾上腺嗜铬细胞对癌痛患者脑啡肽含量及镇痛作用的影响

目的:了解海藻酸钠-多聚赖氨酸-海藻酸钠微囊化牛肾上腺嗜铬细胞(APA-BCC微胶囊)植入癌痛患者脊髓蛛网膜下产生镇痛的同时对脑脊液中内源性阿片肽类物质含量的影响。方法:将APA-BCC微胶囊注射入晚期癌症并伴有中、重度疼痛患者的腰段脊髓蛛网膜下腔内;分别采取移植前、移植后6～8d的脑脊液,部分患者又采取了移植后13～17d的脑脊液;用放射免疫法检测脑脊液中亮氨酸脑啡肽(L-EK)、β-内啡肽(β-EP)、强啡肽(DynA)的含量。结果:与移植前比较,移植后患者脑脊液中L-EK的含量明显升高,其中移植剂量为1.0×107时,升高最为显著;而移植后脑脊液中β-EP和DynA的含量无明显改变。结论:APA-BCC微胶囊植入对癌痛患者的镇痛效应可能与脑脊液中L-EK的含量升高有关。

微囊化的人类心房肽cDNA质粒转染细胞对实验性高血压大鼠生理指标的影响

目的:探讨微囊化人心房肽(hANP)基因转染细胞治疗高血压的新途径和新技术。方法:将重组有hANP基因(cDNA)的质粒转染入中国仓鼠卵巢(CHO)细胞,然后将细胞包被在具有免疫隔离作用的聚己内酯(PCL)微囊内形成微囊化转基因细胞。移植微囊化hANPcDNA质粒转染细胞至两肾一夹(2K1C)的高血压大鼠腹腔内,检测其对高血压大鼠的血压以及多项生理指标的影响;同时研究微囊化hANPcDNA质粒转染细胞移植前后,2K1C高血压大鼠肾脏排泄的近日节律规律。结果:移植微囊化hANPcDNA质粒转染细胞至2K1C高血压大鼠腹腔内2周后,大鼠的血压上升水平明显不如对照组高,此作用至少持续5个月。在2K1C高血压大鼠体内,植入的微囊化转hANPcDNA质粒细胞可产生明显的利钠、利尿作用,且引起肾血流、肾小球滤过率、尿cGMP水平较对照组明显升高。此外,2K1C高血压大鼠的肾脏分泌的时间生物学特征研究显示:与对照组相比,植入微囊化hANPcDNA质粒转染细胞后,其近日节律的调整中值加大,振幅增高。结论:hANPcDNA质粒转染的CHO细胞通过植入高血压大鼠体内,可以降低高血压大鼠血压,将来可能适于植入人体。此项研究结果提供了一条心房肽治疗高血压或心衰的基因治疗新途径。

微囊化组织细胞移植的研究进展

微囊化包被组织细胞移植可发挥免疫隔离作用 ,为解决治疗疾病中的免疫排斥反应和移植物来源短缺提供了新途径。海藻酸钠 /多聚赖氨酸 /海藻酸钠 (APA)微囊是目前最成熟的微囊化技术 ,其高度的生物相容性和良好的免疫隔离作用 ,使得异种组织细胞或基因工程细胞移植成为可能 ,在神经内分泌及代谢疾病方面的研究取得了可喜的进展 ,具有广阔的应用前景。

补肾活血方联合微囊化颗粒细胞移植对大鼠血清FSH、LH及E_2的影响

目的:探讨补肾活方联合微囊化细胞移植技术对大鼠生殖内分泌的影响。方法:将50只SD雌性大鼠随机分成5组:空白组(A组)、去卵巢组(B组)、微囊化GC细胞移植组(C组)、低剂量补肾中药+微囊化GC细胞移植组(D组)、高剂量补肾中药+微囊化GC细胞移植组(E组)。采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测治疗前后血清雌二醇(E_2)、卵泡刺激素(FSH)及黄体生成素(LH)浓度。结果:微囊化GC细胞移植后,C组大鼠血清E_2水平与B组比较显著升高(P<0.05);FSH、LH水平均明显降低(P<0.01);补肾活血方联合微囊化GC细胞移植后,D、E组E_2水平与C组比较显著升高(P<0.05),FSH、LH水平均明显降低(P<0.05)。结论:与单纯移植微囊化GC细胞相比,补肾活血方联合微囊化细胞移植技术能改善去卵巢大鼠激素分泌状态,其作为临床中医药预防和治疗卵巢早衰的一种手段具有良好的应景前景。