幹細胞研究最新進展(第3期) – 幹細胞&iPS專區 – 生物谷


幹細胞研究最新進展(第3期) – 幹細胞&iPS專區 – 生物谷

2021-01-11 生物谷

2018年8月30日/

生物谷

BIOON/—近期,

幹細胞

研究取得重大的進展。基於此,小編梳理了一下生物谷最新報導的

幹細胞

方面的新聞,供大家閱讀。

1.Arch Toxicol:幹細胞+3D列印,可用於肝臟移植
doi:10.1007 / s00204-018-2280-2

來自愛丁堡大學醫學研究委員會(MRC)

再生醫學

中心的科學家結合

幹細胞技術

與3D列印技術,成功培育出了人源3D肝臟組織,並且在小鼠水平顯示出治療的潛力。科學家表示,除了爲開發人體肝臟組織植入物方面進行早期的探索,這一研究還可以通過搭建平台來研究人類肝臟疾病以及實驗室中的測試藥物的藥效,從而減少對動物研究的需求。在這項發表在《Archives of Toxicology》雜誌上的研究中,科學家們採集了人類胚胎幹細胞並誘導形成多能幹細胞(已被誘導轉變爲

幹細胞

的成體細胞),通過定向誘導形成爲肝細胞。

(圖片來源:www.pixabay.com)

科學家們與材料化學家和工程師合作,確定了已經批准用於人體的合適聚合物,以便將它們發展成3-D支架。最好的材料是可生物降解的聚酯聚己內酯,它被製作成微觀纖維,纖維網形成一厘米見方,毫米厚的支架。之後,將源自胚胎

幹細胞

的肝細胞(其已在培養物中生長20天)加載到支架上並植入小鼠皮下。

研究結果顯示,血管能夠在支架上成功生長。此外,作者並且發現小鼠的血液中含有人肝蛋白,表明組織已成功地與循環系統整合,支架未被動物的免疫系統拒絕。進一步,作者在在患有酪氨酸血症的小鼠中測試肝組織支架的效果。酪氨酸血症是一種潛在致命的

遺傳

疾病,其中肝臟中分解胺基酸酪氨酸的酶是有缺陷的,導致有毒代謝產物的積累。

研究結果表明,植入的肝組織能夠幫助酪氨酸血症的小鼠分解酪氨酸。與接受空支架的對照組中的小鼠相比,移植有3D列印肝臟組織的小鼠體重減輕,血液中毒素積累較少,並且肝損傷跡象較少。

2.Nat Methods:突破!新技術通過幹細胞快速有效生長出腦細胞
doi:10.1038 / s41592-018-0103-2

近日來自瑞典隆德大學醫學系等機構的研究人員發現人多功能

幹細胞

表達轉錄因子SOX9和NFIB後,可以快速而有效地產生均質的誘導星形膠質細胞羣體。相關研究成果於近日發表在《Nature Methods》上,題爲「Rapid and efficient induction of functional astrocytes from human pluripotent stem cells」。

研究人員在實驗中發現這些細胞展現出和成年人星形膠質細胞很相似的分子和功能性質,因此被認爲適合用於相關疾病模型。

總體而言,該研究提供了一種在健康和疾病狀態下研究人星形膠質細胞的新方法,爲相關疾病研究帶來了新希望。

3.Cell Stem Cell:一種關鍵的轉錄因子或能促進幹細胞分化形成心血管系統和肌肉骨骼系統
doi:10.1016 / j.stem.2018.07.001

在很多研究中,研究人員都想發現一種單一的轉錄因子來誘導中胚層的形成,中胚層是胚胎發育的早期階段,如果沒有來自其它細胞蛋白的幫助,研究人員或許就無法誘導中胚層的形成。近日,一項刊登在國際雜誌Cell Stem Cell上的研究報告中,來自日本筑波大學的科學家們發表了一篇題爲「Tbx6 Induces Nascent Mesoderm from Pluripotent Stem Cells and Temporally Controls Cardiac versus Somite Lineage Diversification」的研究報告,文章中,他們對50多種轉錄因子進行了篩選,最終發現名爲Tbx6的轉錄因子或能在人工培養的幹細胞中單獨刺激中胚胎的形成,同時其還能促進

幹細胞

轉變成爲心血管細胞或肌肉骨骼細胞。

研究者Masaki Ieda表示,我們都知道,在肌肉骨骼組織形成過程中Tbx6因子處於活性狀態,Tbx6突變的小鼠能以肌肉骨骼組織爲代價來生產異位神經管組織,但我們並不清楚在早期/新生中胚層和中胚層衍生物(包括心血管系統等)中Tbx6的表達和功能;隨後研究人員通過研究很驚訝地發現,Tbx6在由誘導多能

幹細胞

衍生的中胚層的形成過程中扮演著非常廣泛的角色。

這項研究中,研究者發現,短暫產生的Tbx6能夠促進產生心血管細胞的中胚層的形成,而且Tbx6的持續性表達會抑制形成心血管的中胚層,反而會促進產生肌肉骨骼細胞的中胚層組織的形成。研究者Ieda解釋道,我們的研究揭示了早期Tbx6表達和心血管譜系分化之間的關聯,而且本文研究結果或能改變當前科學家們對於機體發育過程中譜系分化的觀點和看法;更重要的是,Tbx6在中胚層和心血管系統分化過程中的功能在低等動物和哺乳動物機體中是保守的,因此本文研究結果對於

再生醫學

領域的相關研究具有非常廣泛的應用意義。

4.BioRes:鑑定出維持幹細胞多能性的關鍵性因子BRG1
doi:10.1089 / biores.2013.0047

對成體細胞進行重編程讓它們返回到一種未分化的多能性狀態,爲人們開發出新的細胞療法奠定基礎。這個領域的加快發展將依賴於鑑定出促進多能性的因子。在一項新的研究中,來自德國明斯特大學和馬克斯-普朗克分子生物醫學研究所的研究人員就鑑定出這樣的一種被稱作Brg1的蛋白因子。相關研究結果發表在BioResearch Open Access期刊上,論文標題爲「BRG1 Is Required to Maintain Pluripotency of Murine Embryonic Stem Cells」。

圖片來自BioResearch Open Access,doi:10.1089/biores.2013.0047。

在這項研究中,論文通信作者Nishant Singhal和同事們證實蛋白Brg1在調節參與維持胚胎

幹細胞

多能性的一個基因網絡內的部分基因中發揮著關鍵性作用。這個相同的基因網絡是開發成體細胞重編程方法的靶標。

5.ACS Cent Sci:一種新型分子探針讓癌症幹細胞無處可逃
doi:10.1021 / acscentsci.8b00313

在治療原發性

腫瘤

後,癌症幹細胞仍然可能潛伏在體內,作好轉移到身體其他部位的準備並以更具侵襲性和抵抗治療的形式導致癌症復發。在一項新的研究中,來自美國伊利諾伊大學香檳分校的研究人員開發出一種分子探針來找出這些難以捉摸的癌症幹細胞並照亮它們,這樣不僅能夠在體外的細胞培養物中而且也能夠在天然環境—身體—中鑑定、追蹤和研究它們。他們描述了利用這種分子探針在多種人癌細胞系的體外培養物中和活小鼠體內鑑定出癌症

幹細胞

的有效性。相關研究結果於2018年7月25日在線發表在ACS Central Science期刊上,論文標題爲「Surveillance of Cancer Stem Cell Plasticity Using an Isoform-Selective Fluorescent Probe for Aldehyde Dehydrogenase 1A1」。

這種被稱作AlDeSense的新型分子探針是一種小分子,可與癌細胞中的一種與乾性(stemness)性質相關的酶—乙醛脫氫酶1A1(ALDH1A1)—相結合。僅當這種分子探針與ALDH1A1發生反應時,它會被激活,從而釋放出螢光信號。癌症幹細胞會產生高濃度的ALDH1A1。在一系列實驗中,Chan團隊發現這種酶似乎是許多癌症類型中的一種乾性標誌物,這就表明AlDeSense可能廣泛地應用於臨牀成像。當然,隨著癌症

幹細胞

的分化,這種標誌物會消失掉。

6.Nat Methods:利用人多能性幹細胞產生脊髓神經幹細胞
doi:10.1038 / s41592-018-0074-3

在一項新的研究中,來自美國加州大學聖地亞哥分校醫學院的研究人員報導,他們利用人多能性幹細胞(hPSC)成功地產生脊髓神經幹細胞(NSC)。這些脊髓神經

幹細胞

分化爲不同的能夠在整個脊髓中擴散的細胞羣體,而且能夠在很長的一段時間內加以維持。相關研究結果於2018年8月6日在線發表在Nature Methods期刊上,論文標題爲「Generation and post-injury integration of human spinal cord neural stem cells」。論文通信作者爲加州大學聖地亞哥分校轉化神經科學研究所主任Mark Tuszynski博士。論文第一作者爲加州大學聖地亞哥分校博士後學者Hiromi Kumamaru博士。

圖片來源:Mark Ellisman和Thomas Deerinck,聖地亞哥加州大學國家顯微鏡和影像研究中心。

在這項新的研究中,在將體外培養的源自hPSC的脊髓神經

幹細胞

移植到受損的大鼠脊髓中之後,這些研究人員注意到這些移植物富含興奮性神經元,讓大量的軸突長距離延伸,讓它們形成的靶結構接受神經支配,並且能夠實現強健的皮質脊髓再生。

Kumamaru說,「我們建立了一種規模可放大的人脊髓神經

幹細胞

(包括所有脊髓神經元祖細胞類型)來源。在移植物中,這些細胞能夠在從背側到腹側的整個脊髓中發現。在成年大鼠遭受脊髓損傷後,它們促進包括皮質脊髓軸突在內的再生。皮質脊髓軸突對人類自主運動功能是非常重要的,而在大鼠中,它們促進功能恢復。」

7.幹細胞療法有助於治療克羅恩氏病?
新聞來源:幹細胞移植將用於治療克羅恩病

根據最近的一項

臨牀試驗

結果,利用

幹細胞

移植的手段能夠幫助克羅恩氏病患者重塑免疫系統。衆所周知,上述疾病是一類十分痛苦的慢性腸道炎症,英國境內目前有至少11.5萬人受到該疾病的困擾。

克羅恩氏病對引發消化道的長期炎症反應,從而導致長期的腹瀉,腹部疼痛、極度疲勞以及其它顯著影響生活質量的症狀。目前針對上述疾病的療法包括通過藥物治療降低炎症反應,但這種療法效果並不穩定,往往還需要通過手術切除病變的部位。在極端的情況下,患者會在幾年內經歷很多次的手術。

利用幹細胞移植的技術置換患者的免疫系統最近被發現能夠成功治療多發性硬化。而在這一試驗中,作者希望了解能否通過相似的手段降低克羅恩氏病患者腸道的炎症反應。在這項試驗中,患者接受了化療以及激素療法用於激活體內的幹細胞,之後通過血液分離的方式得到。進一步的化療用於清除體內的免疫系統。最後將

幹細胞

回輸患者體內。患者最終能夠形成全新的免疫系統。

8.Cell Res:新研究挖掘幹細胞在移植療法中的應用
doi:10.1038 / s41422-018-0072-0

最近,來自Stowers醫學研究所的研究者們發現了一種能夠從成體臍帶血中分化形成造血

幹細胞

的方法。這一方法能夠更加方便特殊疾病,例如

白血病

、血液紊亂、免疫系統疾病以及癌症等的,除了少部分配型成功的骨髓移植以外的細胞移植治療。

在這項發表在《Cell Research》雜誌上的研究中,作者等人研究了一種參與調控多條造血幹細胞自我更新通路的蛋白,該蛋白叫做Ythdf2.他們發現mRNA水平的特殊修飾能夠幫助造血

幹細胞

自我更新,而且能夠促進mRNA的降解。

研究者們通過建立小鼠一船模型,發現該蛋白的缺失會提高轉錄因子的表達水平,進而促進

幹細胞

的增殖。

9.Stem Cell Res & Ther:研究者有望利用幹細胞移植來治療囊性纖維化疾病
doi:10.1186 / s13287-018-0911-4

近日,一項刊登在國際雜誌Stem Cell Research & Therapy的研究報導中,來自阿德萊德大學的科學家們在囊性纖維化研究方面取得了重要研究進展,研究人員發現,促使

遺傳

障礙的細胞或會被健康的細胞成功取代,相關研究或能幫助研究人員應用細胞移植療法來治療人類的免疫缺陷性疾病。

這項研究中,研究人員應用了幹細胞移植技術,即從肺部囊性纖維化患者機體中提取

成體幹細胞

並使之成熟,利用基因療法對其進行糾正,隨後在重新將這些細胞移植回患者體內發揮作用。這種新移植的成體

幹細胞

能將其健康基因

遺傳

給子代細胞,從而就能夠提供一種持續的方法來利用健康細胞來補充氣管,從而對抗囊性纖維化疾病的發生。

當研究人員對小鼠的氣管進行研究時,他們成功檢測了這種新型的移植手段,即在最初的研究中使用標記基因來代替校正的囊性纖維化基因,這些成功移植的關鍵就在於研究人員所開發的創新性方法,研究者首先消除了現有的表面細胞,隨後開發出了引入新細胞所需要的空間。囊性纖維化疾病會影響患者的肺部和消化系統健康,其會製造粘液來嚴重損害患者的呼吸,並且增加患者胸腔感染的風險。

10.Nature:重磅!揭示導致慢性鼻竇炎的細胞元兇
doi:10.1038 / s41586-018-0449-8

慢性鼻竇炎(chronic rhinosinusitis)不同於季節性過敏。它導致長達數月至數年的鼻竇發炎和腫脹,從而產生呼吸困難和其他症狀,這會讓患者感到痛苦。在某些人中,慢性鼻竇炎也會產生稱爲鼻息肉(nasal polyp)的組織生長物,而且當病情嚴重時,這種鼻息肉必須通過外科手術加以切除。

圖片來自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0449-8。

在一項新的研究中,通過對來自人類患者的數千個單細胞進行全基因組分析,來自美國麻省理工學院和布萊根婦女醫院的研究人員在慢性鼻竇炎期間構建出人類屏障組織的首個全局細胞圖譜。對這些數據的分析使得他們提出了一種可能解釋著是什麼維持著慢性鼻竇炎的新機制。相關研究結果於2018年8月22日在線發表在Nature期刊上,論文標題爲「Allergic inflammatory memory in human respiratory epithelial progenitor cells」。

在這項最新的研究中,這些研究人員將這種技術應用於來自慢性鼻竇炎患者的上呼吸道細胞,並猜測這些上皮細胞內的不同基因表達模式可能揭示出爲什麼有些患者會產生鼻息肉,而其他的患者則不會產生鼻息肉。

這種分析揭示出來自產生和不產生鼻息肉的慢性鼻竇炎患者的基底上皮細胞(一種組織

幹細胞

)中的基因表達存在著顯著差異。在不產生鼻息肉的慢性鼻竇炎患者和健康人中,這些細胞通常形成平坦的覆蓋著鼻腔內部的基底組織層。在產生鼻息肉的慢性鼻竇炎患者中,這些細胞開始堆積並形成較厚的組織層而不是分化成宿主防禦所需的上皮細胞亞羣。

數十年來,科學家們已通過組織學實驗觀察到這種類型的組織異常,但是這項新研究揭示出來自產生鼻息肉的慢性鼻竇炎患者的基底細胞已開啓一種特定的基因表達程序,這解釋了它們的分化軌跡受到沉默。這種程序似乎由IL-4和IL-13直接維持,其中已知IL-4和IL-13是在病理水平時過量產生的促進過敏性炎症產生的免疫應答細胞因子。

這些研究人員發現,這些基底細胞也保留了它們接觸IL-4和IL-13的「記憶」:當他們移除非鼻息肉組織和鼻息肉組織中的基底細胞時,在相同的條件下培養它們一個月,然後讓它們接觸IL-4和IL-13,結果發現來自產生息肉的慢性鼻竇炎患者的未受刺激的基底細胞已表達許多在未產生息肉的慢性鼻竇炎患者中經誘導後表達的基因。在IL-4和IL-13響應性記憶信號中,其中就包括來自一種控制細胞分化的稱爲Wnt的細胞信號轉導通路的基因。

這些研究結果提示出阻斷IL-4和IL-13作用的努力可能是嘗試治療慢性鼻竇炎的一種好方法。針對這種假設,這些研究人員使用阻斷這兩種細胞因子的一種相同受體的抗體進行驗證。這種抗體已被批准用於治療溼疹,並且正在進一步測試它的其他用途。這些研究人員分析了從一名產生鼻息肉的慢性鼻竇炎患者在接受這種抗體治療之前和之後獲取的基底細胞中表達的基因。他們發現IL-4和IL-13激活的大多數基因(但不是全部基因)已恢復到正常的表達水平。這提示著阻斷IL-4和IL-13有助於將基底細胞和分泌細胞恢復到一種更健康的狀態,但是仍然存在著某種殘留的

遺傳

特徵。(生物谷 Bioon.com)