WIREs: 干细胞-巨噬细胞与纳米氧化铁及其纳米颗粒的相互作用

骨和软骨损伤可引发慢性疼痛,关节僵硬和运动障碍。退行性关节炎,创伤或肿瘤手术可引起骨和软骨损伤。通常情况下,这些损伤只有进行手术才能治愈。

干细胞移植可直接修复受损的骨和软骨。此外,干细胞移植还可以通过产生抗炎因子来缓解疼痛。然而,患者自体的干细胞需要通过造价昂贵的活组织切片或手术才能获得。

建立商业化的细胞治疗库可以带来诸多便宜,例如细胞来源的充足性、及时性以及均一和稳定细胞品质,并且不需要组织取样。因此,这种商业化的“现成的”干细胞产品已逐渐开始用于治疗关节炎和其他肌肉骨骼疾患。然而,患者免疫系统还是会将这种“商业化”的干细胞视为外来入侵者,从而引发移植排斥反应。如果免疫排斥反应在细胞移植后第一周内发生,那么我们可以使用免疫抑制药物有效地维持移植细胞的功能。

Heike Daldrup-Link及其同事在WIREs纳米医学和纳米生物技术综述中讨论了如何利用新的成像技术诊断细胞移植后患者产生的免疫排斥反应。这种全新的可以用于临床诊断成像技术另辟蹊径,使用了美国食品药品管理局(FDA)批准的纳米氧化铁(Ferumoxytol)作为识别免疫排斥反应的标记物。

纳米氧化铁由铁纳米颗粒组成,它可以用于核磁共振成像(MRI)。纳米氧化铁可以标记干细胞或免疫细胞,并通过核磁共振成像追踪这些被标记的细胞。一方面,可以用纳米氧化铁标记待移植的干细胞,从而观察它们在移植后的位置和移植成活率。另一方面,可以用纳米氧化铁标记免疫细胞,从而监测免疫细胞的浸润情况。如果用酶控激活的荧光造影剂连接的第二代细胞标记物来标记细胞,就可以同时追踪这两个过程。具体而言,研究人员可以用半胱天冬酶(caspase,一种调控细胞凋亡的关键因子)激活的荧光探针与纳米氧化铁相连,一旦移植的细胞死亡,就会产生相应的荧光信号。

这些新的成像技术可以帮助研究人员更深入地了解移植干细胞被排斥的过程,进而利用这些信息研发更有效的细胞疗法。由于目前美国食品药品管理局已正式批准这种纳米氧化铁造影剂“非常规” 地用于临床,因此可以即刻用于评估细胞移植的成败与否。同时,由于纳米氧化铁核磁成像技术相较常规成像技术而言,可以更快地发现早期免疫排斥反应,因此这项技术亦可以用于移植可逆期并发症的诊断。需要指出的是,在这个时期仍可以通过药物干预保护被移植的细胞。

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