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Circulation:突破性技术可将皮肤细胞转化为血管细胞并保持活力

来源:生物谷 2017-04-10 09:43

图片来源:medicalxpress.com

2017年4月10日 讯 /生物谷BIOON/ --日前,一项刊登在国际杂志Circulation上的研究报告中,来自伊利诺伊大学的研究人员通过研究鉴别出了一种能将皮肤细胞转化为制造血管的细胞的关键分子开关,相关研究或有望用来修复心脏病患者受损的血管,或者在实验室中工程化制造新的血管;研究者表示,增强维持细胞年轻的酶类的特殊技术或许能够抑制细胞在培养过程中衰老。

如今科学家们能够利用多种方法将一种细胞类型转化成为其它细胞类型,其中所涉及的一种技术就是将成熟细胞转化成为多能性干细胞,随后利用化学混合制剂诱导多能干细胞使其分化成为所想要的细胞类型。在过去几年里,科学家们开始开发一种折中的方法,这种方法能够让皮肤细胞“时光倒流”,以便皮肤细胞失去成熟细胞的特性,并且变得和干细胞一样。

研究者Jalees Rehman指出,这种方法并不能让细胞完全恢复至多能干细胞的状态,但却可以使其进入到一种中间前体细胞的状态,祖细胞能够被大量培养用于再生医学疗法,其并不像多能干细胞,祖细胞仅能够分化成为不同类型细胞,而本文中研究者将其所开发方法称之为“部分脱分化”作用(partial de-differentiation)。其它研究人员也在利用这种方法来制造能够产生血管细胞的祖细胞,但截止到目前为止,研究人员并不能完全理解该方法的作用原理。

研究者认为,如果不能很好地理解其中所涉及的分子过程,他们就很难控制或者增强该方法来有效制造新生的血管;如今研究者发现,祖细胞能够被转化成为血管细胞或者红细胞,而这依赖于名为SOX17的基因转录因子的水平;文章中,研究者测定了对血管产生非常重要的多个基因的水平,随着祖细胞慢慢转化为血管细胞,转录因子SOX17的水平就会开始升高。如果在祖细胞中增加SOX17的水平,那么其分化为血管细胞的水平就会升高5倍;当抑制SOX17的表达时,祖细胞就会产生较少的内皮细胞,反而就会产生一定的红细胞。

Rehman说道,SOX17参与其中显得合情合理,因为当血管形成时,其在发育的胚胎中水平较高;当研究者将人类祖细胞嵌入凝胶,随后将其植入到小鼠机体中时,这些细胞就会自行组装形成功能性的人类血管组织,而不经历转换过程的皮肤细胞在其植入后并不会形成血管组织。当将祖细胞植入到因心脏病发作而出现持续性心脏损伤的小鼠机体中时,所植入的细胞就会在小鼠的心脏中形成功能性的人类血管组织,当其同小鼠的血管组织进行连接时就会明显改善小数的心脏功能。

研究人员通过简单的皮肤活组织检查就能够获得成体皮肤细胞,这也就意味着,这些皮肤细胞或许有望产生患者特异性地血管组织或红细胞,利用这种个体化的细胞就能够降低患者机体排斥的风险,因为植入的血管组织与受体组织有着相同的遗传组成。研究者表示,祖细胞中有着较高水平的端粒酶,这种抗衰老的酶类能够给端粒末端“加帽子”来预防其缩短;当细胞不断分裂时端粒就会越来越短,研究者认为这是导致细胞衰老的根本原因。Rehman指出,祖细胞中端粒酶水平的增加可能会带来额外的好处,利用部分脱分化技术就能够帮助心脏病患者制造新的血管组织,尤其是老年患者,由于年龄增加老年患者机体中的端粒会变短,在实验室中转换并且扩大细胞培养的过程会加速细胞衰老并且损伤细胞的长期功能,但如果细胞中端粒酶的水平较高,那么其过早衰老的风险就会降低。

当然端粒酶还有一定的好处,其在癌细胞中水平相当高,这样就能够维持细胞过度分裂疯长,最后研究者Rehman表示,我们非常关心肿瘤形成的风险,但目前我们并未在任何实验中观察到这种风险,因此我们的确应当通过研究确定这些细胞对人类的有效性和安全性,后期我们还需要在大型的动物中进行长期的实验来进行验证。(生物谷Bioon.com)

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原始出处:

Lianghui Zhang, Ankit Jambusaria, Zhigang Hong, et al. SOX17 Regulates Conversion of Human Fibroblasts into Endothelial Cells and Erythroblasts via De-Differentiation into CD34+ Progenitor Cells. Circulation (2017). DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.025722.

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