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組織脫細(xì)胞方法的研究進(jìn)展

2011-08-15 00:46:07綜述王艷霞審校
四川解剖學(xué)雜志 2011年4期
關(guān)鍵詞:洗滌劑蛋白效果

孫 亨 綜述 王艷霞 吳 江 審校

1(四川大學(xué) 華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院,成都610041)

2(四川大學(xué) 圖書(shū)館,成都610041)

1 介紹

在醫(yī)學(xué)研究中,尋找可替代的生物材料一直是一個(gè)熱門(mén)話題。尤其對(duì)于移植的組織來(lái)源,若是使用自體的組織,則組織的量和可取的部位都十分有限;若是來(lái)源于異體組織,則免疫反應(yīng)可能會(huì)造成十分嚴(yán)重的后果。因此,尋找不會(huì)產(chǎn)生免疫反應(yīng)的異體組織來(lái)源,成為研究的一個(gè)方向。經(jīng)過(guò)脫細(xì)胞的組織,能夠很大幅度降低免疫反應(yīng),是作為組織工程和再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用的理想材料。

脫細(xì)胞的方法很多,也會(huì)根據(jù)組織和器官的不同而改變。根據(jù)脫細(xì)胞方法性質(zhì)的不同,可以大體上將其分為物理、化學(xué)和酶學(xué)方法,每種方法對(duì)組織的作用不同,清除細(xì)胞的成分和效率不同,對(duì)剩下的細(xì)胞外基質(zhì)支架的影響也不同。這些差異反過(guò)來(lái)也會(huì)影響移植后宿主對(duì)生物材料的反應(yīng)。

2 脫細(xì)胞的基本原理

從組織中脫細(xì)胞可以分離出由結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白組成的復(fù)雜混合物,即細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellu-lar Matrix,ECM)。異種和同種異體的細(xì)胞抗原會(huì)被宿主識(shí)別為異物,因此會(huì)使組織產(chǎn)生炎癥反應(yīng)和免疫排斥。但ECM卻不會(huì)產(chǎn)生以上反應(yīng),即使是異種來(lái)源,它也能被宿主很好地接受。脫細(xì)胞的目的就是要有效地去除組織中所有的細(xì)胞成分,同時(shí)使其對(duì)ECM化學(xué)組成、生物活性和機(jī)械特性的副作用最小化。

組織脫細(xì)胞最常用的方法是物理化學(xué)結(jié)合的方法。物理方法包括機(jī)械攪拌、凍融法、加壓、超聲處理等。這些方法會(huì)直接破壞細(xì)胞膜,使細(xì)胞內(nèi)容物釋出。但僅僅使用物理方法還不能達(dá)到脫細(xì)胞的目的,還需要借助化學(xué)方法來(lái)清除被破壞的細(xì)胞成分。比如使用各種洗滌劑,抑或是酶處理來(lái)溶解細(xì)胞碎片。也可以直接使用化學(xué)或酶學(xué)方法來(lái)進(jìn)行脫細(xì)胞[2,6],不過(guò)各種洗滌劑和酶作用的成分都有差異,往往需要多種試劑合用來(lái)達(dá)到脫細(xì)胞的目的,脫細(xì)胞過(guò)程的處理時(shí)間也較長(zhǎng)[4]。有的ECM在處理過(guò)程中必須被破壞,這樣才能使細(xì)胞充分暴露于洗滌劑中,從而使細(xì)胞能更有效率地被清除。特別是較厚的組織,深處的細(xì)胞往往不能與洗滌劑充分接觸,因而脫細(xì)胞的效果不甚理想。大多數(shù)脫細(xì)胞處理都想盡可能減少對(duì)ECM的破壞,從而保持ECM原有的機(jī)械特性和生物特性。

3 脫細(xì)胞方法

最常用、最有效的脫細(xì)胞方法可以分為物理、化學(xué)和酶學(xué)方法。通常先使組織細(xì)胞的細(xì)胞膜溶解,再將細(xì)胞成分和ECM分離,溶解細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核,最終清除組織中的細(xì)胞碎片。第一步可以使用物理、化學(xué)和酶學(xué)方法完成,而后面幾步通常使用化學(xué)和酶學(xué)方法完成。在處理的過(guò)程中,可以與機(jī)械攪拌配合來(lái)增強(qiáng)化學(xué)和酶學(xué)試劑的作用。在脫細(xì)胞之后,所有殘留的試劑都必須被清除,以防止這些化學(xué)物質(zhì)與宿主起反應(yīng)。脫細(xì)胞和保留ECM的效果可以用多種方法進(jìn)行評(píng)估[7,8]。下面將對(duì)各種組織脫細(xì)胞方法進(jìn)行回顧。

3.1 物理方法

可以用來(lái)進(jìn)行脫細(xì)胞處理的物理方法有冷凍、超聲處理、加壓、攪拌和射線等。

3.1.1 速凍和凍融法 速凍法已經(jīng)在與肌腱和韌帶[10]有關(guān)的組織和神經(jīng)組織[11]的脫細(xì)胞中使用。近來(lái)也有人在其他組織上使用,如血管[45]和擬胚體[9]。通過(guò)反復(fù)凍融的方法,能提高脫細(xì)胞的作用[9,45]??焖倮鋬鼋M織后,細(xì)胞內(nèi)冰結(jié)晶形成,破壞細(xì)胞膜,從而導(dǎo)致細(xì)胞溶解。為了避免冰結(jié)晶對(duì)ECM造成破壞,溫度變化的速率必須受到精確的調(diào)控。在破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)后,還需要洗滌劑將細(xì)胞碎片等清除。

3.1.2 加壓法 采用對(duì)組織直接加壓的辦法能讓細(xì)胞被直接破壞,但這種方法僅對(duì)ECM非緊密排列的組織或器官有效(比如肝、肺)[1]。最近,F(xiàn)unamoto等使用超高壓(高靜水力學(xué)加壓法High-h(huán)ydrostatic pressurization,H HP或超高壓靜水力學(xué)加壓法Ultrahigh hydrostatic pressurization,UHP)的方法對(duì)血管、角膜等進(jìn)行脫細(xì)胞,取得了很好的效果[3-5,12]。在一定的溫度下,將組織浸于含葡聚糖的磷酸緩沖液PBS中,逐步加壓至約980 MPa,持續(xù)約10分鐘。完成后,再使用洗滌劑脫去殘留的細(xì)胞成分。這種方法簡(jiǎn)便快速,脫細(xì)胞的效率也很高,但高壓對(duì)ECM的影響還沒(méi)有完全研究清楚。已經(jīng)有研究證明了高壓對(duì)蛋白質(zhì)的變性作用[13,14],但其對(duì)膠原的具體作用研究還十分有限。另外,由于壓力變化會(huì)改變水的溶點(diǎn),高壓使水溶點(diǎn)上升,因此在進(jìn)行加壓處理的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生冰結(jié)晶從而對(duì)ECM造成破壞。所以在處理的過(guò)程中需要對(duì)溫度和壓力上升速率等進(jìn)行控制。已經(jīng)有報(bào)道證明H HP能破壞細(xì)菌、真菌和有包膜病毒的磷脂雙分子層,這說(shuō)明H HP處理具有滅菌的作用。當(dāng)壓力大于600 MPa時(shí),就可以讓細(xì)菌和有包膜病毒失活[15],因此980 MPa的高壓已經(jīng)足夠保證其滅菌效果。

另一種基于加壓的物理脫細(xì)胞方法是對(duì)流脫細(xì)胞法(Convective flow decellularization)。對(duì)于血管等組織,通過(guò)對(duì)流加強(qiáng)管壁壓力來(lái)達(dá)到脫細(xì)胞的目的。這種方法能有效去除可溶性蛋白,甚至包括難以檢測(cè)到的蛋白。不過(guò),過(guò)高的壓力反而可能降低脫細(xì)胞的效果,這可能是因?yàn)槌掷m(xù)高壓使管壁ECM更加緊密,減少了孔隙,無(wú)法直接脫去細(xì)胞[7]。

3.1.3 放射法 通過(guò)射線可以破壞細(xì)胞,降低其抗原性。可以將射線和其他化學(xué)洗滌劑一起使用[16],也可以用來(lái)對(duì)特殊組織進(jìn)行處理,比如神經(jīng)細(xì)胞。X射線可以殺死施萬(wàn)細(xì)胞(Schwann cell),破壞其分泌抗生素原物質(zhì)的功能,又能通過(guò)保留的神經(jīng)膜管結(jié)構(gòu)支架使周?chē)窠?jīng)得以再生。大劑量的放射線照射能降低異體神經(jīng)細(xì)胞的免疫原性,但是否會(huì)損壞組織形態(tài)尚有爭(zhēng)議[46]。

3.1.4 機(jī)械攪拌和超聲處理 機(jī)械攪拌和超聲處理與化學(xué)方法同時(shí)使用可以用來(lái)幫助細(xì)胞的溶解和細(xì)胞碎片的清除。現(xiàn)在還沒(méi)有研究來(lái)確定使用超聲破壞細(xì)胞的最佳頻率,不過(guò)一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的超聲清潔機(jī)已能夠有效清除定軌搖床上放置的組織中的細(xì)胞成分[1]。

3.2 化學(xué)方法

3.2.1 酸堿處理 酸堿可以使細(xì)胞質(zhì)成分溶解和破壞核酸,比如乙酸、過(guò)氧乙酸(Peracetic acid,PAA)、透明質(zhì)酸、硫酸和氨水等,可以有效破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞器[17,18]。但是這些化學(xué)物質(zhì)也能破壞許多其他分子如糖胺聚糖(Glycosaminoglycan,GAG),后者是ECM的重要成分之一。

許多豬的組織,包括小腸粘膜下層(Small intestinal submucosa,SIS)和膀胱粘膜下層(Urinary Bladder Submucosa,UBS),已經(jīng)使用0.10~0.15%(w/v)的PAA成功脫細(xì)胞。在經(jīng)過(guò)PAA處理后,ECM中仍然含有許多原有的GAG包括透明質(zhì)酸、肝素、硫酸肝素、硫酸軟骨素A和硫酸皮質(zhì)素等[19],還有層粘連蛋白和纖維連接蛋白[20]。不僅如此,在處理后還保留了很多駐留在ECM中的生長(zhǎng)因子,包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(Transforming growth factorβ,TGF-β),堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Basic fibroblast growth factor,BFGF)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)[21,22]。而在生物支架的機(jī)械特性上,PAA處理沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何副作用[18]。

3.2.2 非離子洗滌劑 非離子洗滌劑已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種脫細(xì)胞方案中,因?yàn)樗鼈儗?duì)組織結(jié)構(gòu)的反應(yīng)相對(duì)比較溫和,脫細(xì)胞效率也較高。非離子洗滌劑破壞脂質(zhì)之間和脂-蛋白之間的相互作用,卻不破壞蛋白之間的相互作用,所以組織經(jīng)非離子洗滌劑處理后,其中的蛋白仍能具有功能構(gòu)象[23]。

曲拉通(Triton)X-100是脫細(xì)胞方案中研究最廣泛的非離子洗滌劑。使用Triton X-100脫細(xì)胞的結(jié)果會(huì)根據(jù)組織的不同而不同。當(dāng)Triton X-100用于心臟瓣膜的脫細(xì)胞時(shí),經(jīng)過(guò)24小時(shí)的處理,可以使核物質(zhì)完全被清除而保持瓣膜結(jié)構(gòu);但是對(duì)于旁邊的心肌和主動(dòng)脈壁,它卻不能很好地清除細(xì)胞[24]。對(duì)于瓣膜的ECM,Triton X-100導(dǎo)致幾乎所有GAG丟失,也減少了層粘連蛋白和纖維連接蛋白含量[24];不過(guò)在前十字韌帶(Anterior cruciate ligament,ACL)的脫細(xì)胞中,被Triton X-100處理4天的硫化GAG卻沒(méi)有變化[25]。Triton X-100對(duì)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁的清除作用較好,而對(duì)細(xì)胞核的清除能力較差[2]。Triton對(duì)于細(xì)胞還有較強(qiáng)的毒性作用,因此在脫細(xì)胞后也要盡量清除組織支架上殘留的Triton。在脫細(xì)胞過(guò)程中,Triton X-100常與其它洗滌劑搭配使用[6,52],如與十二烷基 硫酸鈉(Sodium dodecyl sulfate,SDS)搭配,往往可以起到很好的效果[2,26]。

3.2.3 離子洗滌劑 離子洗滌劑對(duì)溶解細(xì)胞質(zhì)和核都很有效,但它也能通過(guò)破壞蛋白之間的鍵而使蛋白質(zhì)變性。最常用的離子洗滌劑是十二烷基硫酸鈉(Sodium dodecyl sulfate,SDS)、脫氧膽酸鈉(Sodium deoxycholate,SD)和 Triton X-200[6,25-29]。

SDS對(duì)脫去組織中的細(xì)胞成分非常有效,能將殘留的細(xì)胞核成分和蛋白清除得更徹底[25]。但SDS對(duì)ECM的破壞也更強(qiáng),會(huì)使GAG密度下降,破壞膠原的完整結(jié)構(gòu)。不過(guò)SDS不會(huì)清除組織中的膠原。由于SDS對(duì)核清除能力較強(qiáng),常與清除細(xì)胞質(zhì)能力較強(qiáng)的 Triton X-100合用[2,26]。

SD對(duì)清除殘留的細(xì)胞成分也非常有效,但與SDS相比,它對(duì)組織本身結(jié)構(gòu)的破壞更大。目前還沒(méi)有單獨(dú)使用SD進(jìn)行組織脫細(xì)胞的報(bào)道,因此很難估計(jì)它單獨(dú)對(duì)ECM的作用。SD也可以與其他兩性離子洗滌劑一起對(duì)神經(jīng)組織進(jìn)行脫細(xì)胞,但效果并不如Triton X-200和兩性離子洗滌劑一起作用好,后者對(duì)神經(jīng)組織的脫細(xì)胞能取得較理想的效果[28,29]。

3.2.4 兩性離子洗滌劑 兩性離子洗滌劑表現(xiàn)出非離子和離子洗滌劑的雙重特性。兩性離子洗滌劑更容易使蛋白質(zhì)變性。常用的有3-[(3-膽固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸(3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate, CHAPS)(用于血管脫細(xì)胞)[30]、硫代甜菜堿-10(Sulfobetaine-10,SB-10)和-16(SB-16)(用于神經(jīng)脫細(xì)胞)[28,29]。經(jīng)CHAPS處理的動(dòng)脈,具有組織學(xué)意義上的正常膠原,其彈力蛋白形態(tài)和膠原成分都與原動(dòng)脈相似。雖然經(jīng)CHAPS處理后的血管爆破壓和最大應(yīng)力都會(huì)有顯著下降,不過(guò)這和使用Triton X-100與低/高滲溶液處理后的結(jié)果相似[30]。對(duì)于神經(jīng)組織的脫細(xì)胞,外周神經(jīng)已經(jīng)成功用SB-10,SB-16和 Triton X-200進(jìn)行了脫細(xì)胞,其效果比Triton X-100與SD結(jié)合處理的效果更好,對(duì)ECM的影響更少[28,29]。

3.2.5 磷酸三丁酯 磷酸三丁酯(Tri(n-butyl)phosphate,TBP)是一種有機(jī)溶劑,近幾年開(kāi)始用于脫細(xì)胞。用TBP可以完全清除鼠尾韌帶中的細(xì)胞核成分,不過(guò)在韌帶與骨的連接處細(xì)胞成分清除不是很完全。與對(duì)照組相比,TBP處理對(duì)從鼠尾分離的膠原纖維的抗張強(qiáng)度沒(méi)有影響。但是對(duì)于ACL,TBP的處理會(huì)導(dǎo)致膠原成分減少[25,31]。TBP是一種很有前途的脫細(xì)胞試劑,它在脫細(xì)胞的過(guò)程中對(duì)ECM的機(jī)械性質(zhì)影響最小[1]。

3.2.6 聚乙二醇 聚乙二醇(poly(ethylene glycol),PEG)是一種生物相容的兩性聚合物(biocompatible amphiphilic polymer),可以用來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合,也能用于脫細(xì)胞處理。PEG能使分子間疏水部分的相互作用加強(qiáng)[36],從而能破壞細(xì)胞膜上的蛋白、脂質(zhì)等,引起細(xì)胞膜的改變。細(xì)胞膜的改變又引起細(xì)胞通透性和滲透壓等一系列變化,最終細(xì)胞被破壞清除。但是,聚乙二醇單獨(dú)無(wú)法完全清除細(xì)胞和細(xì)胞核,需要和其他試劑同時(shí)使用[44]。在脫細(xì)胞過(guò)程中,輔以物理方法(比如機(jī)械攪拌或用玻璃棒輕輕擠壓組織[35])可以獲得更好的效果。與曲拉通等洗滌劑方法或胰蛋白酶方法相比,PEG為血管脫細(xì)胞的效果更好[35,53],并且PEG不是洗滌劑,對(duì)細(xì)胞毒性更小,不需要進(jìn)行大量沖洗,移植應(yīng)用也更安全。

3.2.7 低滲和高滲溶液 低滲和高滲溶液可以通過(guò)滲透壓的變化溶解組織中的細(xì)胞。例如,通過(guò)低滲溶液(10m M Trizma HCl,5m M EDTA)處理11小時(shí)后,再用高滲溶液(50m M Trizma HCl,1M NaCl,10m M EDTA)處理11小時(shí),就能引起細(xì)胞的溶解[30]。之后再用化學(xué)或酶處理來(lái)幫助清除細(xì)胞碎片。

3.2.8 螯合劑 螯合劑,比如乙二胺四乙酸(Ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)和乙二醇雙四乙酸(ethylene glycol bis(2-aminoethyl ether)tetraacetic acid,EGTA),可以形成一種印戒狀的分子復(fù)合物,用于結(jié)合位于其中心的金屬離子,并將其與細(xì)胞分離。一些二價(jià)陽(yáng)離子(如Ca2+和Mg2+)對(duì)細(xì)胞的粘附非常必要,這些試劑通過(guò)結(jié)合在細(xì)胞與ECM粘附中出現(xiàn)的二價(jià)陽(yáng)離子,來(lái)促使細(xì)胞與ECM分離。EDTA 往往和胰蛋白酶結(jié)合使用[53,39]。

3.2.9 交聯(lián)劑 在脫細(xì)胞過(guò)程中,由于細(xì)胞丟失和ECM的破壞等,會(huì)使支架的機(jī)械特性改變。因此可以使用交聯(lián)劑(如化學(xué)交聯(lián)劑乙二醇縮水甘油醚EX-810[42]或天然的生物交聯(lián)劑京尼平(Genipin)[43]等)交聯(lián)支架,在抵抗脫細(xì)胞過(guò)程破壞的同時(shí),也能起到促進(jìn)脫細(xì)胞和封閉抗原的作用。也有實(shí)驗(yàn)直接使用交聯(lián)劑EX-810配合蒸餾水和超聲處理進(jìn)行脫細(xì)胞,取得成功[42],說(shuō)明交聯(lián)劑也能作為脫細(xì)胞的一種試劑使用。

3.3 酶學(xué)方法

脫細(xì)胞的酶處理技術(shù)包括蛋白酶消化、核酶消化和鈣螯合物試劑的使用等。

3.3.1 胰蛋白酶 胰蛋白酶是脫細(xì)胞方案中最常用的蛋白水解酶之一。胰蛋白酶是一種高特異性的酶,能特異性打斷精氨酸和賴氨酸C端的多肽鍵(如果它們連接的不是脯氨酸)。其最適溫度為37攝氏度,最適p H為8.0。胰酶極易被血清中和,不必進(jìn)行大量的沖洗,易于使用,生物相容性高。不過(guò)胰酶雖然常用,但它的脫細(xì)胞效果并不十分出色,特別對(duì)于較厚的組織,胰酶很難完全清除深部的細(xì)胞成分[39,40,53]。

有些研究表明,使用0.05%胰蛋白酶/0.02%EDTA和攪拌處理豬肺瓣膜24小時(shí),其脫細(xì)胞作用很有效[32];而另一些研究表明,使用0.5%胰蛋白酶,0.05%EDTA,0.02%慶大霉素,0.02 mg/ml脫氧核苷酸酶(DNase)和20μg/ml核苷酸酶A(RNase A),在超純凈水中以37攝氏度攪拌17小時(shí)能使細(xì)胞失活,但卻無(wú)法從組織中清除細(xì)胞成分[24]。

胰蛋白酶對(duì)組織的影響也有副作用。胰酶對(duì)ECM會(huì)有不同程度的破壞,其程度隨著時(shí)間的推移而增加,甚至?xí)斐蓢?yán)重的影響[6,32,41]。不過(guò)胰酶不會(huì)影響組織中的膠原數(shù)量。延長(zhǎng)組織在胰蛋白酶/EDTA中的時(shí)間會(huì)極大減少?gòu)椓Φ鞍缀虶AG含量,甚至?xí)p少組織的抗張強(qiáng)度達(dá)50%[1]。因此要減少胰蛋白酶對(duì)ECM的影響,就要盡量減少胰蛋白酶的作用時(shí)間。

3.3.2 核酶 核酶分為內(nèi)切酶和外切酶。內(nèi)切酶催化核苷酸或脫氧核苷酸內(nèi)部鍵的水解,而外切酶催化核苷酸或脫氧核苷酸末端的鍵水解,它們最終都導(dǎo)致DNA或RNA的降解。

3.3.3 磷酸酯酶A2 磷酸酯酶A2(Phospholipase A2,PLA2)是一種特異性的酯酶,用于水解細(xì)胞的磷脂成分,因此可以用來(lái)在脫細(xì)胞過(guò)程中溶解細(xì)胞。PLA2可以在sn-2處打斷細(xì)胞膜上甘油磷脂的酯鍵,使其變?yōu)橛坞x脂肪酸和溶血磷酸。PLA2催化水解需要Ca2+,胰PLA2適應(yīng)的p H 范圍為7-9[33]。PLA2單獨(dú)作用對(duì)細(xì)胞核的清除能力較弱,且長(zhǎng)時(shí)間作用對(duì)GAG的破壞作用較大,因此可與其他洗滌劑如SD配合,能顯著縮短脫細(xì)胞時(shí)間,提高脫細(xì)胞效果[34]。

3.4 蛋白酶抑制劑

在脫細(xì)胞過(guò)程中,很多蛋白酶會(huì)從被破壞的細(xì)胞中釋放。在長(zhǎng)時(shí)間的化學(xué)處理過(guò)程中,這些酶可以損傷ECM的超微結(jié)構(gòu)。因此,有必要在浸潤(rùn)組織的溶液中加入蛋白酶抑制劑(使用胰蛋白酶等脫細(xì)胞除外)如苯甲基磺酰氟(Phenylmethylsulfonylfluoride,PMSF)、抑肽酶、亮肽素等。p H7-8的緩沖溶液能抑制許多蛋白酶,控制脫細(xì)胞的時(shí)間也能限制蛋白酶對(duì)組織的影響[1]。

3.5 抗生素

為了避免在脫細(xì)胞過(guò)程中造成微生物污染,應(yīng)該向溶液中加入抗生素比如青霉素、鏈霉素等。但要注意清洗支架時(shí)將這些抗生素清洗干凈,以免對(duì)宿主造成影響。

4 殘留化學(xué)物質(zhì)的清除

用化學(xué)或酶學(xué)方法脫細(xì)胞后,由于所使用的試劑對(duì)組織都有一定程度的損傷作用,并且可能在移植后對(duì)宿主造成影響,如對(duì)細(xì)胞的毒性作用或誘導(dǎo)宿主機(jī)體產(chǎn)生超敏反應(yīng)等。因此有必要在脫細(xì)胞處理完成后清除殘留在組織支架上的化學(xué)物質(zhì)或酶。

5 組織多樣性和不同脫細(xì)胞方案的影響

前文已經(jīng)述及,同樣的脫細(xì)胞方案對(duì)不同的組織效果不同,有可能在一種組織上很有效的脫細(xì)胞方法,在另一種組織中卻完全沒(méi)有效果[24,32]。而對(duì)于相同的試劑,不同的作用時(shí)間、順序和方法,也可能造成不同的結(jié)果[32]。甚至可能在脫細(xì)胞方案中的微小差別也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此對(duì)于我們研究的每一種組織,都有必要完善我們的脫細(xì)胞方案來(lái)獲得更好的結(jié)果。

由于脫細(xì)胞試劑或方法往往是針對(duì)細(xì)胞的某一個(gè)部位來(lái)破壞或清除細(xì)胞,因此單一的試劑或物理方法不能達(dá)到理想的脫細(xì)胞結(jié)果。我們需要根據(jù)脫細(xì)胞試劑或物理方法本身的特點(diǎn),進(jìn)行合理的搭配與互補(bǔ),才能獲得較好的脫細(xì)胞效果。比如Triton X-100(對(duì)細(xì)胞質(zhì)清除較好)與SDS(對(duì)細(xì)胞核清除較好)相配合。又如涂秋芬等以超聲處理與交聯(lián)劑配合[42],在脫細(xì)胞的同時(shí)盡量保證支架的完整性與三維結(jié)構(gòu),以利于移植后的細(xì)胞再生。

對(duì)于血管、瓣膜、軟骨等軟組織來(lái)說(shuō),使用Triton X-100配合SDS是比較成熟的辦法。此方法已經(jīng)被很多人所使用,在處理時(shí)間恰當(dāng)?shù)那闆r下,能有效去除細(xì)胞成分而不對(duì)ECM造成明顯的影響。對(duì)于骨組織,由于其機(jī)械強(qiáng)度也是很重要的一個(gè)方面,所以需要重點(diǎn)注意脫細(xì)胞過(guò)程中對(duì)膠原纖維的破壞程度和對(duì)膠原纖維之間的連接及其三維結(jié)構(gòu)的影響。在20世紀(jì)50年代Martz等就使用H2O2浸泡等方法制作出了被稱為 Kiel骨的脫細(xì)胞骨[37,38],并在隨后的幾十年中獲得了廣泛的臨床應(yīng)用[47]。在此基礎(chǔ)上,使用H2O2——乙醚的方法制作脫細(xì)胞骨,在機(jī)械性能和免疫反應(yīng)兩方面都取得了較好的效果[49,50,51]。對(duì)于神經(jīng)組織,雖然很多物理方法如凍融和放射等對(duì)神經(jīng)細(xì)胞有較好的效果,但如前所述,其對(duì)神經(jīng)纖維的破壞和對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的再生效果還存在爭(zhēng)議[46,48]。有報(bào)道指出,使用 Triton X-200和 SB-10或SB-16能取得比Triton X-100和SD更好的脫細(xì)胞效果[28,29,46]。

6 總結(jié)

絕大多數(shù)脫細(xì)胞方案都需要多種方法或試劑相結(jié)合使用,根據(jù)組織的不同制定不同的方案,在盡量保存ECM完整性的情況下盡可能多地脫去組織中的細(xì)胞成分。一種可能的思路是通過(guò)不同脫細(xì)胞方法的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)來(lái)提高脫細(xì)胞的效率。在脫細(xì)胞時(shí),要盡量縮短處理時(shí)間,通過(guò)循序漸進(jìn)的方式,找到最合適的時(shí)間點(diǎn),以期達(dá)到理想的脫細(xì)胞效果。目前看來(lái),幾乎所有的脫細(xì)胞方法都會(huì)對(duì)細(xì)胞支架產(chǎn)生影響,但影響的強(qiáng)弱和方面有所不同:有的會(huì)使ECM成分丟失,有的會(huì)改變ECM超微結(jié)構(gòu)從而使其機(jī)械特性受到影響。我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求選擇脫細(xì)胞的方式,使其對(duì)我們需要用到的性能影響最小。需要注意的是,有些處理過(guò)程雖然不會(huì)對(duì)ECM造成直接的影響,但有可能影響支架在植入受體后的變化,比如更容易被體內(nèi)的酶降解。

迄今為止,還沒(méi)有能100%去除組織內(nèi)細(xì)胞成分的方法。但從現(xiàn)在的應(yīng)用來(lái)看,目前的脫細(xì)胞水平已經(jīng)能滿足移植所需要的安全性。已經(jīng)有多種脫細(xì)胞組織進(jìn)入了臨床,比如人類(lèi)真皮(Alloderm?,Life-Cell,Corp.),豬小腸結(jié)膜(SurgiSIS?,Cook Biotech,Inc.;Restore?,DePuy Orthopaedics,Inc.),豬膀胱 (ACell,Inc.),豬心臟瓣膜 (Synergraft?,Cryo Life,Inc.)[1]。這也表示組織脫細(xì)胞技術(shù)具有重要的意義和廣闊的前景。

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