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Biophys J:细胞柔软性可预测人角膜移植成功性

来源:生物谷 2016-10-20 22:22


2016年10月20日/生物谷BIOON/--干细胞移植是恢复角膜损伤后视力的一种大有希望的策略,但是组织移植物必须含有大量的干细胞才会在临床上取得成功。在一项新的研究中,来自美国乔治亚理工学院和乔治亚大学的研究人员揭示出角膜细胞的柔软性指示着它们具有干细胞样活性---包括自我增值和分化为不同类型的成熟细胞的能力---的潜力。这种柔软性(可作为一种生物力学标志物)可能能够被用作一种快速的有成本效益的方法来富集角膜移植组织中的干细胞样细胞(stem-like cell)。相关研究结果发表在2016年10月18日那期Biophysical Journal期刊上,论文标题为“Cellular Stiffness as a Novel Stemness Marker in the Corneal Limbus”。

论文共同第一作者、乔治亚理工学院生物工程研究生Tom Bongiorno说,“之前的研究已证实临界比例的角膜缘干细胞(负责补充角膜中的细胞)是成功地进行角膜自体疗法所必需的。在未来,基于细胞柔软性和现存的生物标志物的分选技术可能能够富集角膜缘干细胞,因而促进具有天然低比例的角膜缘干细胞的病人在临床治疗时取得成功。”

每年有100万以上的美国人遭受角膜损伤或疾病导致的严重下降的视觉敏锐度。视力丧失和失明的一种主要原因是角膜缘干细胞遭受损伤。最近,在欧洲,角膜缘干细胞移植已被批准用于治疗角膜损伤。已有研究证实移植的成功性取决于角膜缘干细胞在组织移植物中的数量和比例。然而,当前用于富集组织移植物中的角膜缘干细胞的基于抗体的方法是高成本的和耗时的。

为了解决这个问题,Bongiorno和论文通信作者、乔治亚理工学院机械工程副教授Todd Sulchek着手鉴定可能被用来更加快速地和更加廉价地富集干细胞的生物力学性质。他们首先利用分子标志物对不同类型的人角膜细胞进行分类,然后利用原子力显微镜评估它们的力学性质。这种高度灵敏的生物物理技术利用一种微小的探头接触单个细胞,并且在它们的表面上施加多种力量。这些结果表明人角膜缘干细胞要比更加成熟的细胞更加柔软,即更容易压缩。

进一步的分析揭示出相比于成熟的细胞,人角膜缘干细胞也具有更小的尺寸、更高的细胞核-细胞质比率和更低的粘性。再者,将多种生物物理标志物如硬度和尺寸结合在一起大约与当前采用的分子标志物一样好地对干细胞样活性进行分类。Sulchek说,“基于细胞机械性质对它们进行分选的微流体设备可能要比当前的方法具有成本和劳力上的优势,并且可能提供一种高效的富集技术来作为基于抗体的富集技术的一种替代的或附加的方法。”

Sulchek说,“生物物理标志物在改善很多发生视力障碍的病人的角膜移植成功性上具有巨大的希望。通过将这些研究发现与最近基于生物物理性质的细胞分选方法取得的进展结合在一起,我们鉴定出的生物力学干性标志物有潜力快速地产生具有高度富集的干细胞群体的角膜移植物,而且针对这些病人,这可能有朝一日转化为更好的治疗结果。”(生物谷 Bioon.com)

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Cellular Stiffness as a Novel Stemness Marker in the Corneal Limbus

Tom Bongiorno, Jena L. Chojnowski, James D. Lauderdale, Todd Sulchek

doi:10.1016/j.bpj.2016.09.005

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