天津大学仰大勇教授课题组JACS:DNA水凝胶网络实现干细胞特异性高效捕获
近期,天津大学化工学院仰大勇教授课题组在Journal of the American Chemical Society上发表关于DNA水凝胶网络捕获干细胞的研究。天津大学化工学院姚池博士和硕士研究生唐涵为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金的资助支持。相关成果已申请中国发明专利。
干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,其中,骨髓间充质干细胞具有独特的生物学功能,如归巢到受损组织部位、分化为多种类型细胞、分泌多种生物活性分子和发挥免疫调节功能等,对生物医学研究和细胞治疗等具有重大价值。骨髓中的间充质干细胞含量极低,仅占单核细胞总数的0.001%~0.01%,因此,从数以万计的骨髓细胞中捕获干细胞且保持干细胞的活性极具挑战性。
脱氧核糖核酸(DNA)作为生命遗传分子,是可编程的生物大分子,近年来开始用于制造新型生物材料,尤其是DNA水凝胶材料蓬勃发展(Progress in Polymer Science, 2019, 101163)。近期,天津大学化工学院仰大勇教授课题组开发了一种基于物理交联的DNA水凝胶网络的细胞捕获策略,实现了对骨髓间充质干细胞的高效捕获、三维包封和酶促释放。
图. 用于捕获干细胞的DNA水凝胶网络的设计
A)通过滚环扩增方法(RCA)合成超长DNA链,以及通过DNA链之间碱基互补配对形成三维DNA网络的示意图。
B)DNA网络形成过程中的分子扩散和相转化。DNA链-1和DNA链-2分别用SYBR Green II和Gel Red染色。
C)高效捕获、三维包封和酶促释放的示意图:1)捕获:将DNA链-1与骨髓间充质干细胞(BMSC)孵育,适体Apt19S锚定BMSC;2)包封:引入DNA链-2以触发DNA网络的形成,三维包封BMSC;3)释放:DNA网络可被核酸酶DNase I降解,释放BMSC。
这种细胞捕获策略是通过两种超长DNA链协同作用实现:DNA链-1包含能高效靶向干细胞的适配体序列,特异性锚定干细胞;DNA链-2包含与DNA链-1部分互补的序列,通过与DNA链-1杂交形成三维网络,实现干细胞的三维包封;在核酸酶作用下,DNA网络被降解,干细胞可控释放。这种物理交联的DNA水凝胶网络不仅为细胞培养提供了弹性、半湿润和三维的类细胞外基质环境,而且其适当的孔径有利于营养物质的运输以及细胞代谢废物的排出,可以确保被包封的细胞保持良好的活性。在该研究基础上,利用DNA分子的可编程性和分子识别能力,可以设计具有不同结构和功能的DNA网络,为捕获和培养其他类型的细胞提供了一种通用策略。
论文信息:Chi Yao+, Han Tang+, Weijian Wu, Jianpu Tang, Weiwei Guo, Dan Luo, Dayong Yang*, Double Rolling Circle Amplification Generates Physically Crosslinked DNA Network for Stem Cell Fishing. Journal of the American Chemical Society, 2020.
原文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11001
来源:天津大学化工学院
相关进展
天津大学仰大勇教授课题组:超软超弹磁驱动导航DNA软体机器人用于受限空间细胞递送
天津大学仰大勇教授课题组:可进行蛋白表达的新型仿生基因水凝胶
免责声明:部分资料来源于网络,转载的目的在于传递更多信息及分享,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议。仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。邮箱:info@polymer.cn
关注高分子科学技术 👉
长按二维码关注
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件(论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等)至info@polymer.cn,并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送,并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求,陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群,也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群,全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群,请先加审核微信号PolymerChina (或长按下方二维码),并请一定注明:高分子+姓名+单位+职称(或学位)+领域(或行业),否则不予受理,资格经过审核后入相关专业群。
点
这里“阅读原文”,查看更多