最近发表在NanoLetters上的一项研究介绍了一种将颗粒输送到干细胞中的新方法，而干细胞是出了名的难以穿透。这一发现将使指导和加强再生医学所涉及的过程变得更加容易。
再生医学利用了这样一个事实，即我们身体的干细胞可以变成许多其他细胞类型，这些细胞类型对于组织和器官的再生至关重要，例如心脏或神经细胞。
每种类型的细胞都有专门的特性和功能，因此利用干细胞发育的潜力意味着再生医学为许多疾病提供了一些最有希望的治疗方法。
为了控制干细胞变成的细胞类型，科学家需要通过将遗传信息插入干细胞的细胞核来重新编程细胞的基因，就像操作员调整铁轨以改变火车的方向一样。
然而，干细胞具有强大的保护作用，可以阻止任何东西进入，类似于我们的皮肤，因此操纵干细胞的分化一直存在问题。
研究人员一直致力于使用大鼠干细胞来克服这一问题，并创造了一种绕过细胞保护屏障的方法。
来自中国西交利物浦大学(XJTLU)的阮刚博士和通讯作者说：“我们的新方法意味着我们可以更快、更有效地将遗传信息传递给干细胞，并控制细胞的种类他们成为。”
同样来自西交利物浦大学的文晓伟博士和通讯作者补充说：“能够用这种新方法控制细胞分化意味着我们可以提高干细胞治疗的效率，因为我们可以更好地控制细胞转化成什么。这意味着更少细胞将被浪费，我们将需要更少的细胞来帮助再生或修复受损的组织和器官。
“这反过来又降低了成本并提高了患者的生活质量，因为可以使用干细胞而不是供应有限的供体器官。”
脚手架解决方案
温博士解释了为什么需要新技术来利用干细胞的独特特性。
“随着年龄的增长，我们体内干细胞的数量急剧减少。因此，为了利用它们再生受损细胞组织和器官的潜力，我们需要将它们植入体内。
“不幸的是，引入的干细胞一旦进入体内通常会在大约一周内死亡，但可能需要大约四个星期才能分化成其他细胞类型。
“因此，在我们的实验室中，我们在体外培养干细胞。然后使用我们的新方法，我们可以使用纳米粒子将特定的遗传信息插入细胞，使它们变成特定类型的细胞。
“一旦细胞分化成目标细胞类型，我们就会将它们放入身体组织受损的区域，以便它们帮助恢复组织。”
在之前的一项研究中，该团队确定了将纳米粒子输送到干细胞过程中的瓶颈。他们表明纳米颗粒被困在气泡状囊泡中，阻止它们进入干细胞，但尚不清楚原因。
突破壁垒
为了了解如何克服干细胞屏障带来的困难，研究人员团队研究了改善纳米粒子跨细胞膜运动的方法，纳米粒子可以携带遗传信息，指导干细胞转化为新的细胞类型.
“我们尝试了许多在其他细胞类型中有效的方法，但我们发现其中大部分都惨遭失败，即使是那些我们寄予厚望的方法，”阮博士说。
“最终，我们发现用一种聚合物包裹纳米粒子有助于它们进入干细胞。
“与未涂层的纳米粒子不同，涂层纳米粒子避免陷入囊泡中。事实上，它们似乎完全绕过了囊泡并更直接地进入细胞。
“这实际上不是我们预期会成功的方法。”
目前尚不清楚涂层为何起作用，但这一发现将有助于更有效地将遗传信息传递给干细胞，从而更容易控制它们变成哪些细胞。
然而，该团队认识到在将这种方法用于临床之前还有很长的路要走。
阮博士说：“我们不仅需要进一步优化进入细胞的递送，还需要精确控制它何时发生。”
“但这是朝着正确方向迈出的步。”
通过破坏发现
尽管涂层纳米粒子更容易进入干细胞的发现有助于解决递送问题，但为什么干细胞如此难以进入的根本问题仍然存在。
因此，该团队研究了干细胞周围的屏障，即细胞膜，以了解哪些特征赋予了它们如此独特的特性。
他们从六只老鼠身上采集了干细胞样本，并使用一种叫做超声波发生器的装置，就像一个微型气动钻，来分解细胞，然后测量损伤量。
他们发现，与更容易将遗传信息转移到其中的其他细胞类型相比，干细胞膜更难被破坏。
“在超声处理时，干细胞膜似乎比其他类型的细胞更坚固。研究的初步结果还表明，干细胞的细胞膜中含有更多的胆固醇，”阮博士说。
“这种额外的胆固醇使细胞膜更加坚硬，类似于我们血管中胆固醇引起的问题。这可能就是为什么纳米颗粒很难穿过干细胞膜的原因，尽管需要更多的研究来证实这一点”
虽然结果是初步的，但这种对干细胞特性的理解将进一步帮助开发使用涂层纳米颗粒的干细胞递送和未来再生疗法的优化。
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