使用“胶原杂和肽”评估去细胞组织的基质结构

本文转自x-mol
去细胞组织支架是一种已在临床推广的新兴再生医学材料。包括心脏瓣膜、皮肤在内的多种去细胞组织材料已经广泛的在人体外科手术中使用于组织修复。近年来我国医生也在这一材料的临床使用上取得了突破[1,2]。这些材料获取自动物组织，经过去细胞去抗原处理，保留其天然组织的三维立体结构，降低其免疫原性，以防止产生免疫排斥反应，使得移植的去细胞材料可以逐渐与患者自己原有的组织整合。除组织以外，科学家们正在研究如何把来自患者的细胞添加到去细胞的动物器官中，并开发了一系列的具有生命功能的“人造活体器官”[3]。这一些列的再生医学和组织工程的突破为急需器官移植的病人带来了曙光。

在制作去细胞组织的过程中，去除原有的动物细胞是关键，这一步骤可以防止患者产生免疫排斥反应。但用何种方法既能有效的出去原有细胞，又能尽量保留天然组织的细胞外基质的纤维结构一直是一个难点。现有的基于显微技术的方法既不能定量的测量基质受到的损坏，也无法检测到组织支架中结构变性的蛋白分子。因此，虽然已经有上百种不同的去细胞方法被开发出来，但是对于同一种组织，哪一种方法更安全有效，更能保持去细胞后的组织的天然结构，学术文献中充满了争议，工业界也没有具体的标准。对于组织去细胞的方法的优化还只能停留在半经验的状态。

近期，来自美国犹他大学生物工程系的李旸博士带领的研究小组与美国匹兹堡大学的Stephen Badylak教授的课题组合作，开发了一种有效的检测去细胞组织中变性的胶原蛋白的荧光染色方法，能够实现对去细胞过程所造成的组织结构破坏进行定量检测。

为了检测结构受损的胶原蛋白分子——这一细胞外基质中最基本的蛋白质的结构单元，研究团队设计了一个新颖的合成蛋白分子，胶原杂合肽（Collagen Hybridizing Peptide, CHP）。这个合成的肽链能够特异性地绑定到结构变性而打开的胶原蛋白链上，形成稳定的三螺旋蛋白结构，但无法绑定到结构完好的胶原蛋白分子上。在实验过程中，使用荧光标记的胶原杂合肽分子，课题组定量的测量了用四种常用的洗涤剂（SDS、Triton X-100、CHAPS、SD）完成了去细胞处理的组织中的变性的胶原蛋白。结果显示，只有SDS和Triton X-100会使得胶原分子发生变性，而且SDS的破坏程度更高。课题组在猪的膀胱和内侧副韧带这两种组织基质上观察到了一致的实验结果。（SDS: 十二烷基硫酸钠；SD: 脱氧胆酸钠）

CHP染色是一种简单直接的方法。它不仅可以验证比较不同去细胞方法对组织基质的损伤，也可以用于研究移植的去细胞支架的结构对组织再生的影响。它有望成为进一步优化、标准化组织去细胞工艺的重要工具。

这一成果近期发表在《Acta Biomaterialia》（DOI: 10.1016/j.actbio.2017.01.079）上，文章的通讯作者是美国犹他大学的研究员李旸博士，第一作者是犹他大学硕士研究生Jeongmin Hwang。李旸博士还是美国3Helix公司的创始人之一，致力于CHP技术的转化推广。

该论文作者为：Jeongmin Hwang, Boi Hoa San, Neill J. Turner, Lisa J. White, Denver M. Faulk, Stephen F. Badylak, Yang Li, S. Michael Yu