[發明專利]一種基于水凝膠包裹單細胞的方法及產品和在制備通用型紅細胞中的應用

有效

• 申請號: 201710908231.6
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107760665B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王本;趙玥綺;范明杰;唐?？?/a>
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N11/089
• 分類號: C12N11/089;C12N5/078
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種基于水凝膠包裹單細胞的方法及產品和在制備通用型紅細胞中的應用；該方法包括：(1)合成化合物I；(2)以化合物I和辣根過氧化物酶為原料，經酰胺化反應，得到化合物II；(3)取細胞懸液，向其中加入化合物II，進行反應，反應完成后，分離得到表面錨定有化合物II的細胞體系；(4)向細胞體系中加入鹽酸酪胺?聚唾液酸溶液和雙氧水溶液，經酰胺化反應后，分離得到表面被水凝膠包裹的單細胞。本發明方法能夠在單個細胞的外周有效包裹水凝膠，實現單細胞的包裹，從而構建一種水凝膠包裹的紅細胞體系，用于制備通用型紅細胞。

技術領域

本發明涉及細胞界面工程技術領域，尤其涉及一種基于水凝膠包裹單細胞的方法及產品和在制備通用型紅細胞中的應用。

背景技術

細胞界面工程是利用細胞表面的各種特性，以生物、化學或物理學方法進行特定修飾、控制、功能化或者改變生物細胞的表面特征，從而改造細胞相應行為和功能的工程技術。

利用細胞界面工程的方法，可以將各種高分子聚合物或者納米材料在各類細胞表面進行反應組裝和包裹。目前已成功實現包裹的生物體有病毒、細菌、真菌、低等植物細胞、動物細胞、甚至多細胞生物。經材料的表面組裝包裹后，生物體的表面活性、生物功能及對環境的適應性均發生了有益的改變。

單細胞包裹在許多微生物細胞上已經成功的得以實現，但其極端的反應條件不適合在哺乳動物細胞上進行應用，考慮到包裹后細胞的活性維持，一般采用水凝膠類的生物相容性材料，以及溫和的成膠條件，可以實現哺乳動物細胞的單細胞包裹。

目前，研究比較多的主要有兩類方法，即物理法和化學法。物理法一般是采用微加工成型技術如微滴形成技術，微流控技術，微模板技術，同軸流電噴射技術等，直接形成包裹有單個細胞的水凝膠微球?；瘜W法則是利用細胞表面豐富的活性基團或通過可插入細胞膜的連接分子在細胞表面引入可反應的其他分子，進行細胞表面的原位成膠反應，形成單個細胞的水凝膠包裹。

臨床輸血時，若供血者與受血者的血型不匹配，就會發生溶血性輸血反應，嚴重情況下會導致受血者死亡。為滿足世界范圍內臨床輸血的需求，每年全世界收集約8500萬單位紅細胞(RBC)，僅美國每年用于臨床治療的RBC就達1500萬單位。中國每年的用血量達700萬單位，并呈現逐年增加的趨勢。因此，足量匹配可用血成為臨床輸血問題解決的關鍵。但在臨床輸血中，血型交叉配不匹配依然是輸血醫學中亟待解決的問題。

為保證血液的來源及安全性，我國于1998年建立了無償獻血機制。雖然無償獻血量在逐年增加，但仍供不應求。據調查，義務獻血者大部分為學生，每年寒暑假獻血量就急劇下降，導致了血液儲存的季節性波動。全血僅可保存42天，供血問題仍是臨床輸血面臨的一大難題，尤其是稀有血型的供血。在亞洲人種中，RhD(-)血型人群比例僅占0.3％～0.4％。歐美人RhD(-)血型人群比例則在15％左右，而我國漢族人RhD(-)血型人群比例低于0.3％。Rh血型不合可引起溶血性輸血反應和新生兒溶血病(HDN)，由于RhD(-)血型人群比例小，當這些人因外傷、手術等需要輸血時，血源就成了一個大難題。若不能及時找到合適的供血者，受血者生命將受到嚴重威脅。例如RhD(-)血型婦女分娩時出現羊水栓塞大出血，或者戰場上失血過多的RhD(-)血型傷員等。因此，不分血型的通用型紅細胞為解決由交叉配血不合以及稀有血型的血源緊張問題提供了極好的思路。

現有的制備不分血型的通用型紅細胞的方法如下：

(1)采用特異性酶處理，切割A或者B型紅細胞表面起免疫決定作用的糖基鏈，轉變為O型紅細胞；

(2)通過交聯或者靜電自組裝聚乙二醇(PEG)分子，對紅細胞表面進行修飾，阻礙血液中抗體與紅細胞表面抗原之間相互作用；

(3)利用取自RhD(-)供體人群的造血干細胞、或皮膚等成體組織細胞，通過基因工程手段獲取誘導多能干細胞，體外分化生成RhD(-)紅細胞。