近期，天津大學(xué)化工學(xué)院仰大勇課題組在Journal of the American Chemical Society上發(fā)表關(guān)于DNA水凝膠網(wǎng)絡(luò)捕獲干細(xì)胞的研究。天津大學(xué)化工學(xué)院姚池博士和碩士研究生唐涵為共同第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金的資助支持。相關(guān)成果已申請(qǐng)中國發(fā)明專利。
干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞，其中，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有獨(dú)特的生物學(xué)功能，如歸巢到受損組織部位、分化為多種類型細(xì)胞、分泌多種生物活性分子和發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能等，對(duì)生物醫(yī)學(xué)研究和細(xì)胞治療等具有重大價(jià)值。骨髓中的間充質(zhì)干細(xì)胞含量極低，僅占單核細(xì)胞總數(shù)的0.001％~0.01％，因此，從數(shù)以萬計(jì)的骨髓細(xì)胞中捕獲干細(xì)胞且保持干細(xì)胞的活性極具挑戰(zhàn)性。
脫氧核糖核酸（DNA）作為生命遺傳分子，是可編程的生物大分子，近年來開始用于制造新型生物材料，尤其是DNA水凝膠材料蓬勃發(fā)展（Progress in Polymer Science, 2019, 101163）。近期，天津大學(xué)化工學(xué)院仰大勇教授課題組開發(fā)了一種基于物理交聯(lián)的DNA水凝膠網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞捕獲策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的高效捕獲、三維包封和酶促釋放。這種細(xì)胞捕獲策略是通過兩種超長DNA鏈協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)：DNA鏈-1包含能高效靶向干細(xì)胞的適配體序列，特異性錨定干細(xì)胞；DNA鏈-2包含與DNA鏈-1部分互補(bǔ)的序列，通過與DNA鏈-1雜交形成三維網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞的三維包封；在核酸酶作用下，DNA網(wǎng)絡(luò)被降解，干細(xì)胞可控釋放。這種物理交聯(lián)的DNA水凝膠網(wǎng)絡(luò)不僅為細(xì)胞培養(yǎng)提供了彈性、半濕潤和三維的類細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境，而且其適當(dāng)?shù)目讖接欣跔I養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸以及細(xì)胞代謝廢物的排出，可以確保被包封的細(xì)胞保持良好的活性。在該研究基礎(chǔ)上，利用DNA分子的可編程性和分子識(shí)別能力，可以設(shè)計(jì)具有不同結(jié)構(gòu)和功能的DNA網(wǎng)絡(luò)，為捕獲和培養(yǎng)其他類型的細(xì)胞提供了一種通用策略。
論文信息：
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.
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11001
