利用细胞大小分离牙髓来源间充质基质细胞中遗传和功能不同的亚群

背景：牙髓来源间充质基质细胞（DPMSCs）代表了再生医学的一个有前景的方向。然而，DPMSCs的治疗效力受到体外扩增过程中出现的功能异质性的显著影响。因此，在扩增后识别和选择最有效的DPMSC亚群是提高治疗效果和一致性的关键。然而，传统的干细胞亚群分离方法在临床规模生物加工中大多不可行，主要是由于其高成本和有限的处理量。近期研究揭示了培养扩增的干细胞的生物物理特征与其功能属性之间的强相关性，从而提出了采用高通量、低成本的生物物理分选技术来分离功能不同的亚群的可能性。方法：采用高通量微流控芯片，利用Dean流分馏原理，基于细胞大小对培养扩增的DPMSC亚群进行无标记分离。结果：利用这种微流控技术，从成年供体第三磨牙中分离的培养扩增DPMSCs被分选为四个亚群，每个亚群具有不同的平均细胞直径，范围从14.3到20.5 μm。中等大小的亚群（15.2到18.6 μm）表现出最高的集落形成效率。相比之下，大尺寸亚群（18.6到20.5 μm）在体外表现出增强的成骨和成软骨能力，以及在共培养环境中抑制T细胞增殖和逆转巨噬细胞M1极化的卓越能力。此外，转录组分析揭示随着DPMSC大小的变化，基因表达谱逐渐变化。大和中等大小的亚群上调参与免疫应答、钙信号传导和ECM-受体相互作用的基因，而小尺寸亚群下调与免疫应答途径、细胞周期和生长因子活性相关的基因。结论：本研究阐明了培养扩增DPMSCs的功能异质性与形态学相关性，并提出了一种在临床规模制造中分离功能性DPMSC亚群的可行策略。