《Biomaterials》多伦多大学：水凝胶递送耐受性树突状细胞免疫调节治疗自身免疫性糖尿病

高分子材料科学

2024-12-12 20:59发布于广东科技领域创作者

1型糖尿病（Type 1 diabetes，T1D)是一种自身免疫性疾病，由于胰岛素分泌β细胞的免疫耐受性丧失，导致淋巴细胞浸润和自身抗原特异性抗体产生，进而破坏β细胞，引起高血糖。T1D与MHC-II表达、抗原呈递细胞（如树突状细胞和巨噬细胞）的缺陷有关。传统治疗方法如β细胞替代（移植）虽有前景，但面临同种异体反应和再次被自身免疫系统攻击的风险。耐受性树突状细胞（Tolerogenic dendritic cells，tolDCs）作为一种新型治疗手段，通过扩增调节性T细胞（Tregs）和抑制抗原反应性免疫细胞，具有着低共刺激分子表达和高抗炎分子表达的特征，有助于在不引发炎症的情况下促进免疫耐受。近代研究中，甲基丙烯酸（MAA）基生物材料，特别是可注射的MAA-PEG水凝胶，作为组织工程的有力工具，已证明能促进血管化和组织修复，是T1D细胞治疗的有效载体。但如何更便捷更有效率的治疗T1D，仍是为当前研究的热点和挑战。

多伦多大学Michael V. Sefton教授及其团队研究了一种新的治疗T1D的策略，将MAA-PEG水凝胶作为tolDCs的移植支架，增强其在自身免疫性糖尿病中的免疫调节作用。同时通过维生素D₃培养的耐受性树突状细胞（VDDCs）扩增抗原特异性Tregs并抵抗炎症。使得MAA-PEG水凝胶不仅作为VDDCs的传递载体，而且其固有的免疫调节特性能够进一步促进VDDCs的疗效。该研究成果以“Immunomodulation by subcutaneously injected methacrylic acid-based hydrogels and tolerogenic dendritic cells in a mouse model of autoimmune diabetes”为题发表在23年的《Biomaterials》上。

【制备方法】

1.可降解水凝胶的制备：将聚甲基丙烯酸钠（MAA）和八臂10 kDa聚乙二醇-丙烯酸酯（PEG-Acrylate）溶解在两性离子型生物缓冲剂（MOPS）中，缓冲pH为7.4，制备水凝胶前驱体溶液。降解约7天后，采用氢氧化钠与聚甲基丙烯酸共孵育，蒸馏水透析法制备聚甲基丙烯酸钠，再按比例混合水凝胶前体溶液与二硫苏糖醇（DTT），得到可降解水凝胶。

2.胰岛分离及胰岛裂解液的产生：从8周龄的正常血糖非肥胖糖尿病（NOD）雌性小鼠中获取胰岛。通过注射胶原酶（CIzyme RI, Vitacyte）使胰腺肿胀，然后在37℃下消化，使用隔离缓冲液洗胰岛，用组织膜分离，并用手采摘纯化。在含有热灭活胎牛血清和笔/链球菌抗生素的RPMI1640培养基中培养胰岛过夜。通过四次冻融循环产生胰岛裂解液，并通过离心去除碎片，得到产物。

3.骨髓衍生耐受性树突状细胞培养：骨髓取自8周龄正常血糖NOD雌性小鼠的胫骨和股骨。在含有FBS、pen/strep、GM-CSF和IL-4的RPMI1640培养基中培养8天，期间更换培养基。采用CD11c+磁珠分离纯化悬浮细胞，并在含有LPS和IFN-γ的培养基中进一步培养24小时，诱导树突状细胞成熟。在整个培养过程中添加1α,25-二羟基维生素D₃（VD₃）以产生耐受性树突状细胞（VDDCs）。在成熟期最后4小时用胰岛裂解液进行诱导。

【文章亮点】

1.MAA基水凝胶的免疫调节作用：使用了甲基丙烯酸（MAA）水凝胶皮下植入后，巨噬细胞和树突状细胞能被募集并激活，表现出更高的活化状态，有效驱动宿主的免疫反应。FoxP3+ CD4 T细胞被优先募集，可以在调节局部炎症和促进免疫耐受中发挥作用。MAA水凝胶作为耐受性树突状细胞（tolDCs）的传递载体，增强tolDCs治疗的效果，为治疗提供了新的途径。

2.VDDCs的协同作用：通过在皮下注射的MAA水凝胶中引入D₃培养的耐受性树突状细胞（VDDCs），能够显著提升局部区域的免疫调节能力，并扩展了外周调节性免疫细胞的作用。这种联合疗法有效地降低了效应T细胞（涉及CD4和CD8细胞）的募集，同时保持了FoxP3+ T细胞的吸引，这有助于在植入区域营造一个更具有免疫耐受性的环境。此外，MAA水凝胶与VDDCs的结合使用，能够调节免疫反应，形成一种“免疫特权”的微环境，有助于对T1D的治疗。