图1

— 由NT介导的mRNA向高多能干细胞（hiPSCs）货物递送工作流程。简而言之，hiPSCs与mRNA载荷NTs连接，次日分析报告蛋白（mCherry、GFP、YPet）的表达。a-i）通过紫外线/臭氧激活表面。a-ii）通过聚-D-赖氨酸实现表面功能化（PDL，分子重量：1–5千道尔顿）。a-iii） mRNA的NT负载（85 ng/μL）。a-iv） 货物上清液的去除。b-i） 用20 μM Y-27632对hiPSCs进行ROCK抑制剂预处理。b-ii）利用Accutase解离高多能干细胞菌落。c-i） 将hiPSC种子植入NT阵列（单细胞）。c-ii）细胞离心到NT上（220克，15分钟）。c-iii）mRNA载荷NTs的货物摄取。c-iv）原位细胞外基质（ECM）涂层（Matrigel）。c-v）利用共聚焦显微镜成像和流式细胞术（报告蛋白）进行表达分析。 部分作品由 biorender.com 创作。

人诱导多能干细胞在再生医学与疾病模型中具有重要价值，但其对外源基因递送的极度敏感性限制了常规转染方法的效率与安全性。针对这一瓶颈，本研究首次将纳米管介导的纳米注射技术应用于hiPSCs的mRNA递送。通过对纳米管阵列进行结构优化——设计具有大容量储库（约0.97 fL/管）与锋利边缘（<50 nm）的管状结构，并结合低分子量聚-D-赖氨酸（1–5 kDa）表面功能化以平衡mRNA的负载与释放，显著提升了递送效率。同时，通过延迟施加细胞外基质、ROCK抑制剂预处理以及即时离心等定制化操作，确保了细胞与纳米管的有效界面接触与货物摄取。
采用该平台递送mCherry、GFP及YPet mRNA，平均转染效率达55%–64%，共转染效率约61%，且转染后细胞保持典型的克隆形态与高存活率（约75%）。经连续传代培养，细胞仍稳定表达多能性标志物NANOG、OCT4与SOX2，并维持向神经元分化的能力。该研究证实了纳米注射作为一种非病毒、低细胞毒性的物理递送策略，在hiPSCs精准工程改造中的可行性与应用潜力。

参考消息：