活细胞自组装体系的构建、调控及其在组织工程中的应用

实现活细胞的可控自组装，从而建造人造组织是组织工程领域中的一个研究热点，其对生命科学基础研究和提高人类健康都有着重大的意义。然而，到目前为止，能有效的调控细胞自组装的方法十分有限。本项目将分子可控自组装的思想和方法运用于活细胞自主装，并在体外构建微组织结构。细胞表面通过非天然糖代谢工程技术进行化学修饰，接着运用生物正交反应连接自组装基元。我们设计了一系列自组装基元，包括DNA、环糊精等，以对细胞自组装过程在分子水平上进行调控。修饰了自组装基元的细胞在模拟生理环境的三维水凝胶中自组装。最后，这一"自下而上"在分子水平调控组织自组装的方法被用来构建具有重要免疫学功能的微器官。本项目发展的细胞可控自组装技术可以作为一种普适工具，用以构建各种器官组织, 研究人类组织或器官损害等生命科学基础问题。

本课题以“细胞表面聚糖化学修饰介导的活细胞可控自组装”为研究中心，按项目书研究计划开展工作，并根据研究进展和结果对研究方案进行了必要的调整和优化，主要开展了以下几个方面的研究工作：1）开发了具有细胞选择性的非天然糖代谢标记新方法，为了能够实现不同细胞之间的可控自组装提供基础。该部分工作已经发表于J. Am. Chem. Soc. （2012）和Angew. Chem. Int. Ed.(2014)；2）设计合成了一类双功能的非天然糖探针，用以在细胞表面引入多个官能团。该部分工作发表于J. Am. Chem. Soc. (2013)；3）利用细胞表面自组装基元的连接，控制细胞自组装；4）根据前期试验结果进行方案优化，从而设计和开发了一种利用调节细胞表面聚糖电性进行细胞可控自组装的新方法。