DOI: 10.1021/acsbiomaterials.0c00477
膠質母細胞瘤（GBM）是最常見的原發性腦腫瘤，預后較差，因此，迫切需要開發新的療法。殺瘤干細胞是一種新興療法，通過為腫瘤局部提供持續的高濃度殺腫瘤劑來克服抗GBM的傳統局部和全身化療策略的局限性。進行殺瘤干細胞治療的一個主要障礙是，作為細胞懸液注射到GBM手術切除腔中的殺瘤干細胞的持久性受到限制。聚合物生物材料支架可增強手術切除腔中殺瘤干細胞的遞送并延長其在腦內的持久性，最終提高了其抗GBM的療效。本綜述探討了用于殺瘤干細胞治療的三種主要支架類別：微囊、水凝膠和電紡支架。此外，考慮到手術對大腦和復發性GBM的重大影響，研究者調查了GBM手術切除原位模型的簡要歷程。
圖1.GBM切除和復發的原位模型中殺瘤干細胞遞送方法示意圖。（A）GBM細胞被植入小鼠的右額葉。隨著時間的推移建立實體瘤后，將大部分腫瘤手術切除，留下陽性的腫瘤切緣。（B）通過直接注射細胞懸浮液或將其植入到生物材料聚合體支架上，將殺瘤SCs植入切除腔。從左到右：水凝膠、微囊和電紡支架。
圖2.水凝膠類型示意圖和干細胞接種的常用方法。（A）化學交聯通常包括通過引入引發劑或加熱至聚合物溶液來產生共價鍵；物理交聯導致聚合物鏈內部或之間的非共價、短暫相互作用，這可能是由于離子鍵、疏水相互作用或氫鍵引起的。（B）干細胞可以在交聯過程中或交聯后封裝。
圖3.（A）隨著時間的推移，mNSCs植入切除腔中的懸浮液或水凝膠支架（sECM）的Fluc表達。虛線：植入后第7天的代表性BLI（*P<0.05，相對于水凝膠支架中的mNSCs）。（B）攜帶原位人類U87 GBM腫瘤的Kaplan-Meier生存曲線。TRAIL（治療）或Rluc（對照）植入切除腔中的懸浮液或水凝膠支架的mNSCs表達。P<0.05，sECM中切除的+mNSC-S-TRAIL細胞與懸浮液中切除的+mNSC-S-TRAIL細胞。數據是平均值±SEM。mNSC：鼠神經干細胞；sECM：合成的細胞外基質（即透明質酸和明膠水凝膠，HyStem-C）；Fluc：螢火蟲熒光素酶；Rluc：海腎熒光素酶；TRAIL：腫瘤壞死因子（TNF）相關的凋亡誘導因子；SEM：平均值的標準誤差。
圖4.海藻酸鹽微膠囊內干細胞封裝的示意圖。將裝載到注射泵中的海藻酸鈉溶液中的干細胞滴加到含有二價陽離子的鹽溶液中。海藻酸鹽鏈被陽離子復合在一起，在液滴內形成干細胞負載的微囊（紫色線：海藻酸鹽；紅點：二價陽離子）。
圖5.（A）封裝后28天和70天，含有hMSCs的海藻酸鹽微膠囊的亮場圖像（上圖）和熒光圖像（下圖），其中活細胞是熒光的。比例尺為100μm。（B）體外封裝在微膠囊中的hMSCs和NIH 3T3細胞的細胞活力。（C）在小鼠皮下植入后1、2、4和8周通過H＆E染色測定含有hMSCs或HEK 293細胞的微膠囊周圍的纖維化細胞密度的定量。數據表示為平均值±標準偏差。hMSC：人間充質干細胞；PEX：類血紅素蛋白。
圖6.電紡支架制備和干細胞接種的示意圖。（A）將溶解在揮發性溶劑中的聚合物裝載到注射泵上。在注射器針頭和金屬收集板的尖端施加高壓。當聚合物溶液從針頭排出時，會形成纖維射流，并且當纖維行進至收集板時，溶劑會蒸發，從而形成非織造纖維氈。電紡縮醛化葡聚糖支架的代表性掃描電子顯微照片。（B）干細胞接種導致細胞主要附著在電紡支架的頂層。
圖7.（A）在手術切除腔中植入后第2、29和120天的NSCs的BLI圖像。刻度以輻射度（ρ/s/cm2/sr）為單位，限定設置為2×104至2×106。（B）快速和緩慢降解的電紡Ace-DEX明膠支架的降解曲線。支架中的總剩余質量和明膠質量分別由實心標記和空心標記表示。數據表示為平均值±SEM。（C）通過BLI測定NSCs在裸鼠體內手術切除腔中的植入效率。數據以平均值±SD表示（統計顯著性由ANOVA確定）。（D）Kaplan-Meier曲線顯示了在切除腔內植入后的NSC清除率，其中清除率由NSC BLI信號降至最大BLI信號的15％閾值以下測定。（對數秩（Mantel-Cox）統計檢驗）。對于直接注射，p<0.05，**p<0.005。SD：標準偏差；SEM：平均值的標準誤差。
