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科学家解析丝素蛋白、丝胶蛋白与间充质干细胞的英国威廉希尔体育公司相互作用为医用蚕丝材料研发注入新思路-“二阳”之后后遗症会更严重吗?干细胞成抗“遗”新武器!

最新公告 2023-11-09

  中国是最早使用蚕丝的国家,丝绸之路享誉全球。随着科技的进步以及多学科的交叉融合,蚕丝的应用早已不再局限于传统的纺织领域,其在医学领域亦展现出巨大的潜力,比如蚕丝手术缝线早在几个世纪之前已在临床上得到广泛使用。

  近年来,蚕丝来源的生物材料因其具有良好的生物相容性、优越力学性能、可调控的降解性、以及无毒副降解产物等优势,在再生医学领域展现出优越的潜力和广阔的临床转化潜能,并已被用于软骨、皮肤、角膜、骨、肌腱/韧带等损伤组织修复的研究。

  由蚕丝来源的再生丝素蛋白,可以进行再加工、修饰、调控,从而制备成各型支架材料,进而用于组织工程、药物输送、3D 打印、细胞涂层、微流体和生物传感器等众多领域。

  尽管医用蚕丝材料研究在过去二十年间已经取得了长足进展,但是前期工作主要聚焦于蚕丝材料的加工、修饰和理化调控。目前,全球基于蚕丝材料的再生修复产品仅有 8 项实现临床转化。

  东南大学教授表示:“其中 3 项是由我的博士生导师浙江大学教授引领开发的,我在博士期间有幸参与其转化研究工作。”

  相比于其他天然生物材料比如胶原、海藻酸钠,基于蚕丝的临床转化产品仍较少。认为上述困境的核心原因在于,蚕丝材料本身的生物活性尚未被明确,导致其用于组织修复再生的安全性和有效性难以稳定保证,这阻碍了蚕丝材料的进一步临床转化。

  2、干细胞提取、培养与扩增:需要到符合标准的细胞制备实验室内分离与扩增,获取所需数量、质量的干细胞;这里的实验室要选择具有GMP标准d的实验室;

  蚕丝材料本质上是由氨基酸等化学分子组成,理论上能够提供固有的生化信号来影响细胞行为和功能,进而调控组织修复再生。

  从化学组成上看,蚕丝是一种天然的蛋白质聚合物,主要由 70–75% 的丝素蛋白(SF,Silk Fibroin)和 25–30% 的丝胶蛋白(SS,Silk Sericin)组成。

  近年来,多组学技术的发展为全面解析丝素蛋白和丝胶蛋白的内在生物活性提供了机会。基于此,已经在东南大学成立独立课题组的,打算和团队开展一项研究。

  具体来说,他们以再生医学领域应用较为广泛的间充质干细胞(MSCs,mesenchymal stem cells)为例,结合转录组学、分泌组学、蛋白组学、空间代谢组等技术,全面解析了丝素蛋白、丝胶蛋白与间充质干细胞的相互作用,从而明确了不同蚕丝蛋白的生物学特性、介导的细胞响应及其深层分子调控机制,为医用蚕丝材料在组织工程和干细胞治疗领域的应用提供更加全面的见解。

  日前,相关论 文以《丝素蛋白和丝胶蛋白差异性调控干细胞旁分泌和再生功能的多组学分析研究》( )为题发表在 Advanced Materials 上 [1],ZhangYanan 是第一作者,担任通讯作者。

  实际上,针对医用蚕丝材料此前已经开展了大量应用基础研究和临床转化研究工作,通过对蚕丝材料进行化学和物理功能化改进,已将其用于软骨、皮肤、角膜、肌腱/韧带等常见难愈性损伤组织的再生修复,并实现了初步的临床应用示范。

  此前作为项目骨干之一,她曾参与中国首个获批上市的蚕丝三类医疗器械创新产品的研发与注册申报工作(国械注准 ,丝素蛋白膜状敷料,)和两项欧盟 CE 注册申报工作(No.130861 QS/NB,No.130878 QS/NB,)。

  而本次课题则通过开展多组学测序,全面解析了蚕丝固有生化信号对于干细胞功能调节和组织再生的效应以及机制,获得了关于蚕丝生物效应基础知识,有望从源头上进一步推动医用蚕丝材料的临床应用。

  预计通过深入探索蚕丝的作用机理,将获得更加安全可靠、且成本更低的蚕丝产品。

  同时,有望从根本上提升蚕丝修复效能,实现复杂难愈性损伤的高效稳定修复,推动植入性三类高端蚕丝产品的产业转化。

  2018 年 底,在瑞典完成 3 年博士后研究之后入职东南大学。2020 年 6 月设计此次课题时,团队里只有两位本科生,第一位研究生则于 3 个月后入学。

  彼时,因为第一轮新冠疫情的原因,在学生未能返校的空荡校园里,一个人思考课题、做预实验、测序送样。

  由于是首次接触多组学测序,一开始她采用公司的模式化分析,但却让课题完全走入“死胡同”,导致项目停滞了大半年时间,一度她甚至想要放弃。

  迫不得已,她开始自学生物信息分析,以新的研究角度进行数据挖掘,这时课题才得以重新进行下去。最终论文中呈现的三套组学数据,均是带领学生分析得到的。

  202 0 年 9 月,开始承担本科生教学工作。她表示: “青年教师在头几年上课的时候,还是不可避免会处于失衡状态。长达半年的时间里我都处于备课-上课-再备课的循环中,这让课题又一次处于完全停滞的状态。”

  而她对于本次研究的最初预期是:蚕丝可能对干细胞分化和软骨损伤修复有影响,这也是她从读博以来研究得最为深入的方向。

  随着课题推进和数据的深入挖掘,她和团队最终定位到干细胞旁分泌和皮肤损伤修复。这脱离了原有的知识领域,期间由于采用的是不熟悉的实验方法和动物模型,为此历经了很多个“第一次”,但也让她彻底跳出了“研究舒适区”,颇有一种黑夜中孤独行走的感觉。

  此外,实验室里的本科生盛仁旺(本次论文共同一作)负责论文修改与审稿意见回复。那段时间,他每天只睡几个小时,最终完成了 110 页 24000 余字的论文修改稿和 10000 多字的审稿意见回复。

  继续说道:“同时也感谢家人的支 持,在过年论文修回期间爱人 完全肩负起了照顾家庭的责任,让我可以无后顾之忧地留在南京和学生一起补实验、改论文,几乎每天 16 个小时泡在实验室,淋过很多次午夜的雨雪,也有幸品尝了食堂的免费春节大餐。所幸,一切努力都是值得的。”

  正如前面提到的,本次研究仅以间充质干细胞为例,探究了蚕丝蛋白与干细胞的相互作用。生物材料植入体内后,机体内的多种细胞尤其是免疫细胞都会产生响应。

  接下来,课题组将重点评估蚕丝材料的免疫调节作用,从而进一步评估蚕丝材料的安全性和功能性。

  此外,他们计划基于现有对丝素蛋白、丝胶蛋白的内在生物活性认识,通过理化调控来构建具有组织特异性修复能力的支架,以用于多种难愈性损伤的治疗。

  在首次感染新冠病毒奥密克戎变异株6个多月后,再次感染新冠病毒的几率明显增加。

  此外,94.2%的再次感染病例有症状,但只有7.7%的病例需要医疗干预。

  奥密克戎变异株初次感染后3-6个月内再次感染的风险较低。但6个多月后,再次感染新冠病毒的几率明显增加。

  大多数再次感染病例都有症状,所以还是不能掉以轻心。而且,二阳的后遗症不低于首次感染的症状。

  “新冠后遗症”其实更准确的说法是“新冠肺炎长期症状”。即在感染新冠病毒后可能出现的一系列新的、复发或持续的健康问题。

  从2022年年底新冠结束后,中国90%以上的国人都感染过新冠;感染新冠以后,国家发现有84%的感染者出现了各种各样的“后遗症”。

  直到2023年五一期间,又涌现出一批二阳患者,且后遗症的症状“不减当年”!例如有神经症状、味觉嗅觉神经受损、癫痫发作、中风、意识丧失等等层出不穷,让人眼花缭乱。

  新型冠状病毒感染者的部分患者会出现肺部损伤。虽然疾病治愈后得到一定修复,但由于肺泡受损无法正常工作,可能会影响患者的肺部功能,出现呼吸困难等症状,导致肺功能下降。

  新型冠状病毒导致的肺炎,主要是通过呼吸道飞沫和密切接触传播。如果是轻度或中度感染的患者,病情比较轻微,在发病期间可能会出现嗅觉与味觉改变的症状,大多数的患者在疾病治愈后症状会逐渐恢复正常。

  部分新型冠状病毒感染患者在病程中会出现急性肾损伤,但随着肺炎的痊愈,肾脏损伤会发展为慢性,遗留慢性肾损伤的后遗症。大家知道,慢性病反而比较难以治疗,所以一定要注意多饮水,抓紧将病毒排出体外。

  新型冠状病毒还可能会导致患者的身体变得容易疲劳,对大脑也容易造成一定的影响。部分患者表示,自己出现了脑雾的后遗症,表现为记忆力下降、注意力不集中等。

  如果是感染比较严重的患者,由于新型冠状病毒对肺脏的损害比较严重,会有明显的严重损伤,在疾病恢复的过程中会出现纤维组织增生的过程,所以在病情痊愈后会出现肺纤维化。

  新型冠状病毒感染还可能会导致患者出现嗅觉减退、认知障碍、感觉缺陷等,当出现神经方面的疾病时,需要遵医嘱通过抗病毒药物治疗,可以控制病情发展。

  新冠感染之所以会引起脱发,原因有两点:一点是病毒引起毛囊周围的炎症反应;另一点是感染后出现的焦虑、抑郁、失眠等心理因素引起了休止期脱发。

  当人们感染了新冠肺炎,他们的身体会变得特别疲劳,即使恢复了之后也会经常疲劳乏力,无论工作还是学习都没有精神,每天只想躺着休息。因此,新冠肺炎康复期的患者要注意休息好,最好不要从事体力劳动或熬夜,让身体机能有一个良性的恢复期。

  香港中文大学医学院眼科及视觉科学系的研究团队发现,每五名新冠康复者就有一人出现至少一种与干眼症相关的症状,比如视力模糊、眼睛瘙痒、疼痛或烧灼感等。此外,研究还发现患者的病情越严重,其出现干眼症的风险就越高。

  新冠病毒在体内引发的“免疫风暴”可直接损伤心肌细胞,形成瘢痕,导致心肌纤维化,诱发心律失常、心动过速,甚至心脏疾病。新冠康复者中,两年后仍有心悸、胸痛症状的人分别占11%、7%,远超非感染者。

  由此可见,新冠肺炎不仅仅是一种呼吸道疾病,更是一种复杂的多系统疾病,带来的后遗症也非同小可,一定要早发现早治疗!

  针对新冠病毒对患者多脏器的损害,全球医疗专家团队一直在努力探索更有效的康复方式,而带有“修复”、“再生”光环的干细胞,为人类修复新冠肺炎患者脏器损伤创造了可能。

  干细胞也被应用到了重症以及危重症的救治探索当中,在提高救治的成功率和降低死亡率方面也起到了一定的作用。

  间充质干细胞治疗新冠肺炎及其后遗症,已被证明在细胞再生和减少体内炎症因子方面有效。

  北京佑安医院招募了7例新冠病毒肺炎患者(2例轻症、4例重症、1例危重症)接受单次静脉间充质干细胞治疗,结果显示,移植14天内,间充质干细胞治疗显著改善了7例患者的肺功能,并且没有明显的不良反应。

  值得一提的是,在间充质干细胞治疗后2天内,所有患者肺功能和症状明显改善;治疗后2-4天内,所有患者全部症状包括:高热、虚弱、呼吸短促、血氧饱和度低均消失,静息血氧饱和度≥95%。2例轻症患者和1例重症患者在治疗后10天内痊愈出院。

  在日本,自2020年8月1日起,日本呼吸综合征学会一直在进行关于新冠肺炎后遗症的研究。9月,采集已接受新冠肺炎治疗但有后遗症的患者的脂肪组织间充质干细胞。患者每2-4周接受3次静脉注射2亿个干细胞。治疗结果发现患者肺功能、氧合指数、炎症水平、疼痛程度等症状均得到缓解。

  间充质干细胞最值得一提的是其分化潜能巨大,就像“孙悟空”一样,拥有72变的能力。它可以分化成脂肪细胞、骨细胞、肌肉细胞、神经细胞、肝细胞、心肌细胞、内皮细胞等等,这让间充质干细胞能够对人体各个部位的组织和器官损伤进行修复。

  国家卫健委官网刊发了《关于政协十三届全国委员会第一次会议第4443号(医疗体育类434号)提案答复的函》,答复中提到至今已有102家医疗机构和19个临床研究项目完成备案,使干细胞治疗技术从基础研究进入临床研究。全力支持细胞治疗产品申报药物注册。

  间充质干细胞可以在不同情况下对炎症环境起到调和作用,并根据炎症的强弱大小,或者炎症发生的部位,来变换自己的性质,发挥自己不同的功能。

  干细胞在被提取出来以后,去完成治疗的使命以前,还会有一个扩增的过程,以达到治疗的数量需求。而间充质干细胞多次传代扩增后仍具有干细胞特性。

  间充质干细胞的免疫源性低,大大降低了干细胞输入患者体内的排异反应,是细胞疗法的最佳选择。

  间充质干细胞具有自身开/关调控机制,而这个机制的关键在于体内是否有炎症。

  间充质干细胞是造血微环境的重要组成部分,可以快速恢复造血微环境,提高造血重建功能。

  间充质干细胞可以分化出骨骼、软骨、脂肪、纤维等结缔组织,构成器官发育框架结构,并且分泌上百种因子,为各种分化细胞提供所需营养。

  间充质干细胞具有归巢能力,它可以被身体受到的刺激激活,然后“定向导航”到损伤部位进行修复工作。

  正因间充质干细胞有如此多的特性,使得它在抵抗病毒入侵的时候,能够在人体中发挥重要作用,并且快速修复机体损伤,有效应对新冠后遗症。

  当下正处在病毒第二波传播感染的特殊时期,及时给身体补充间充质干细胞,能够帮助我们避免“二阳”;即便已经“二阳”,也可以表现为轻症,并很快恢复健康。最重要的是,可以帮助我们避免很多新冠后遗症。