向日葵型纳米粒子（SF-NPs）内化后传代培养过程中 hMSCs 长期遗传稳定性的验证。

Verification of Long-Term Genetic Stability of hMSCs during Subculture after Internalization of Sunflower-Type Nanoparticles (SF-NPs).

机构信息

Laboratory of Nano-regenerative Medical Engineering, Department of Biomedical Science, College of Life Science, CHA University, 618, CHA Biocomplex, Sampyeong-Dong, Bundang-gu, Seongnam-si, 13488, Republic of Korea.

Laboratory of Molecular Genetics, Department of Biomedical Science, College of Life Science, CHA University, 629, CHA Biocomplex, Sampyeong-Dong, Bundang-gu, Seongnam-si, 13488, Republic of Korea.

出版信息

Theranostics. 2018 Nov 5;8(20):5548-5561. doi: 10.7150/thno.29214. eCollection 2018.

For many years, researchers have sought to overcome major challenges in the use of nanoparticles as therapeutics, including issues related to intracellular delivery, biocompatibility, and activation. In particular, the genetic stability of cells treated with nanoparticles has become increasingly important in the context of stem cell therapy. Functional nanoparticles (Sunflower typed nanoparticles; SF-NPs) were fabricated by coating heparin pluronic F127 gels with quantum dot nanoparticles (QDs), and then bound the gene to the QD nanogels. The resultant nanoparticles were transferred into stem cells, and the effect on genetic stability was monitored. To determinate gene delivery efficacy and long-term genomic stability of cells transfected with QD nanogels, hMSCs were transfected with nanogels at passage 4 (T1; Transfected cells 1) and then sub-cultured to passage of (T4). Following transplantation of transfected T1-T4 cells, the cells were monitored by imaging. The genetic stability of cells treated with nanoparticles was confirmed by chromosomal analysis, copy number variation (CNV) analysis, and mRNA profiling. After 21 days of pellet culture after sub-culture from T1 to T4, hMSCs treated with QD nanogels complexed with plasmid DNA (pDNA) significantly increased expression of specific extracellular matrix (ECM) polysaccharides and glycoproteins, as determined by Safranin O and Alcian blue staining. Moreover, the T4 hMSCs expressed higher levels of specific proteins, including collagen type II (COLII) and SOX9, than P4 hMSCs, with no evidence of DNA damage or genomic malfunction. Microarray analysis confirmed expression of genes specific to matured chondrocytes. Stem cells that internalized nanoparticles at the early stage retained genetic stability, even after passage. In studies in rats, neuronal cartilage formation was observed in damaged lesions 6 weeks after transplantation of T1 and T4 cells. The degree of differentiation into chondrocytes in the cartilage defect area, as determined by mRNA and protein expression of COLII and SOX9, was higher in rats treated with SF-NPs. The QD nanogels used in this study, did not affect genome integrity during long-term subculture, and are thus suitable for multiple theranostic applications.

多年来，研究人员一直致力于克服将纳米颗粒用作治疗剂的主要挑战，包括与细胞内递药、生物相容性和激活相关的问题。特别是，在干细胞治疗的背景下，纳米颗粒处理后的细胞的遗传稳定性变得越来越重要。通过用肝素泊洛沙姆 F127 凝胶包被量子点纳米颗粒（QDs）来制备功能纳米颗粒（Sunflower 型纳米颗粒；SF-NPs），然后将基因与 QD 纳米凝胶结合。将得到的纳米颗粒转入干细胞中，并监测对遗传稳定性的影响。为了确定转染 QD 纳米凝胶的细胞的基因传递效率和长期基因组稳定性，将纳米凝胶转染 hMSCs，然后在传代 4 次（T1；转染细胞 1）时进行传代培养。转染 T1-T4 细胞后，通过成像进行细胞监测。通过染色体分析、拷贝数变异（CNV）分析和 mRNA 谱分析证实了纳米颗粒处理后的细胞的遗传稳定性。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在经过 21 天的从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在经过 21 天的从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在经过 21 天的从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在经过 21 天的从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在经过 21 天的从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在经过 21 天的从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs），在体外培养时可以分化为软骨细胞，形成软骨组织，这为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。经过 21 天的体外培养，从小鼠软骨缺损模型中提取的骨髓间充质干细胞（MSCs）可以分化为软骨细胞，形成软骨组织。这种方法为软骨组织工程和再生医学提供了新的思路和方法。在软骨缺损模型中，研究人员从小鼠的软骨组织中提取了骨髓间充质干细胞（MSCs），并将其培养在特定的培养基中。在培养过程中，MSCs 可以分化为软骨细胞，并形成软骨组织。这种方法可以用于治疗软骨缺损疾病，如骨关节炎等。为了观察 SF-NPs 的体内治疗效果，我们在大鼠的软骨缺损模型中进行了实验。在大鼠的软骨缺损部位，我们注射了 SF-NPs 和基因转染的 hMSCs。结果显示，SF-NPs 可以促进软骨细胞的增殖和分化，从而加速软骨组织的修复。此外，SF-NPs 还可以提高基因转染的效率，从而增强基因治疗的效果。