华南理工大学石鹏教授Sci.Adv.: 细胞表面工程化假纤维化细胞外基质重编程间充质基质细胞的抗纤维化活性

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研究成果

近期，国际学术期刊Science Advances在线发表了华南理工大学石鹏教授团队以“Cell Surface Engineering with a Pseudo-Fibrotic ECM Reprograms the Anti-Fibrotic Activity of Mesenchymal Stromal Cells”为题的论文。

研究介绍

纤维化是多种严重疾病的核心病理环节，会使组织结构逐渐硬化、器官功能衰竭，严重危害患者健康。尽管间充质基质细胞（MSCs）在免疫调节与组织修复方面具有显著优势，被视为抗纤维化治疗的重要手段，但体外扩增的MSCs在移植后的存活率和功能性仍然极差，导致临床疗效不稳定。

为解决此难题，研究团队从纤维化组织的微环境中获得启发。纤维化组织中致密、无序的细胞外基质（ECM）会促使细胞上调基质金属蛋白酶以降解过量胶原。基于此，团队提出构建“假纤维化ECM”的创新策略，通过分子自组装技术，在单个MSCs表面模拟纤维化环境，使细胞产生类似刺激感知，从而激活其固有的抗纤维化程序。具体而言，研究团队利用自组装肽修饰透明质酸，并通过与MSCs表面CD44受体结合，在碱性磷酸酶作用下形成致密而紊乱的纳米纤维，构建出单细胞尺度且均匀可控的假纤维化基质。

假纤维化基质的构建及其上调MSCs中Mmp13表达的机制图

实验结果显示，这种假纤维化基质不仅增强了MSCs在体内外病理环境中的存活能力，更重要的是，其纳米纤维结构产生的机械刺激可特异性激活Piezo1/ PI3K–AKT信号通路，从而上调关键胶原降解酶Mmp13，显著增强MSCs的抗纤维化活性。在心肌梗死纤维化模型中，工程化MSCs相较于未修饰MSCs能更加有效地减轻心肌纤维化、改善心脏功能。这项研究提出了一种通过细胞表面工程重编程 MSCs 功能的创新方法，为优化基于 MSCs 的纤维化疾病疗法提供了一种有前景的策略。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea0998