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生物工程技术促进人类健康进展一览

来源:生物谷 2017-05-27 13:42

2017年5月27日/生物谷BIOON/---本期为大家带来的是近期生物工程技术在医疗方面的研究进展,希望读者朋友们能够喜欢。


(图片摘自www.pixabay.com)



doi:10.1056/NEJMc1613959


(图片摘自www.pixabay.com)

1型糖尿病让一名43岁的女性依赖于胰岛素。如今,在一项新的研究中,医生们通过将工程胰岛细胞移植到她的腹部恢复了她的身体产生这种激素的能力。这名病人在接受移植一年后仍然保持胰岛素不依赖性,而且根据一篇新闻稿的报道,她是测试这种糖尿病疗法效果的一项正在进行的临床试验的一部分。相关研究结果发表在2017年5月11日的New England Journal of Medicine期刊上,论文标题为"Bioengineering of an Intraabdominal Endocrine Pancreas"。

论文共同作者、美国迈阿密大学米勒医学院内科医师Camillo Ricordi教授在这篇新闻稿中说道,"测试这种新的组织工程平台的目标是初步确定产生胰岛素的细胞能够在这个新的位点发挥功能,而且随后引入其他的技术以便实现我们的最终目标:替换1型糖尿病患者体内丢失的胰腺内分泌功能,而且无需服用抗免疫排斥药物。"

在这项研究中,这名病人在接受移植6个月后开始表现出增加的血糖浓度和下降的胰岛素水平,但是她的血液样品分析结果表明她迄今为止还没有返回到糖尿病状态。

论文通信作者、迈阿密大学糖尿病研究所教授David Baidal说道,"我们正在探索一种方法来优化胰岛细胞疗法,以便受益于更大的人群。这项研究有望给我们提供一种不同的移植方法。"



doi: 10.1073/pnas.1702576114


(图片摘自www.pixabay.com)

近日,一项刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中,来自加利福尼亚大学的研究人员通过研究开发出了一种新型的仿生骨组织,未来有望为需要移植的患者提供新的骨髓组织。骨髓移植通常用来治疗骨髓疾病的患者,在移植前,患者首先需要接受一定剂量的辐射,有时候还要联合用药,从而来杀死患者骨髓中存在的任何干细胞。对患者进行预处理意味着能够通过清理患者骨髓的空间来改善移植的成功率,从而就能够帮助供体细胞更好的生存以及生长,而且也不会同患者自身的细胞进行竞争,但这种疗法通常会带来有害的副作用,比如恶心、疲惫、不育等。

为了解决上述问题,研究人员开发出了一种新型的骨质样植入物,其能为供体细胞提供一定的空间,在不与宿主细胞产生竞争的情况下来帮其生存和生长,从而研究人员就不用对宿主机体先前的细胞进行清除了。研究者Varghese说道,我们还制造出了一种附骨组织来适应供体的细胞,以这种方式我们就能够保持宿主细胞能够绕过辐射而免于损伤。

这种新型的携带功能性骨髓的骨组织被填入了供体细胞,而且被植入到了小鼠的皮下组织中,这样供体细胞就能够生存至少6个月,而且也能够为小鼠提供新的血细胞来源,研究者认为,未来这项研究或有望改善他们对骨髓疾病患者的治疗。这些移植物或许在非恶性的骨髓疾病患者中使用较为有限,因为这些患者机体中没有任何需要清除的癌变细胞。研究者表示,这些移植物能够模拟机体的长骨结构,包括外骨室和内骨髓室,而且这些移植物由多孔的水凝胶基质组成,外部基质中包含有磷酸钙矿物质,生长在矿化基质表面的移植物能够分化成为骨骼细胞,而内部基质则能够容纳产生血细胞的干细胞。

当植入到小鼠皮下组织后,这些结构就能够成熟形成拥有功能血管网络以及能够持续供应血细胞的骨髓的骨组织;四周后研究人员发现,移植的骨髓中含有宿主和供体血细胞的混合物,甚至是在24小时后这些小鼠的血液中依然循环着这些混合物。相关研究表明,所移植的骨髓具有功能性,而且供体细胞能够在宿主细胞存在的情况下长期生长。

在另一项实验中,研究从移植的骨髓中提取了干细胞,并且将其植入到第二组小鼠中,这组小鼠机体中拥有被辐射和药物所破坏的骨髓干细胞,他们发现,所移植的细胞能够扩散到小鼠的血液中,而且来自工程化骨组织的骨髓细胞的功能也类似于原始的骨组织。最后研究者Varghese说道,目前他们计划开发一种新型平台来产生更多骨髓干细胞,这或许对于后期临床中进行细胞移植具有重要的意义。




(图片摘自www.pixabay.com)

利用先进的发酵技术,工业生物技术创业公司Manus Bio(以下简称Manus公司)希望让香精香料和其他产品制造更加绿化和更加低廉,而且可能在这个发酵过程中生产出新的产品。

这家由美国麻省理工学院(MIT)创办的创业公司开发出一种低成本的方法对细菌进行改造,使得它们具有借用自植物的复杂代谢通路,从而能够生产一系列稀有且昂贵的成分。这些成分可用于制造无热量的饮料、香料、牙膏、洗涤剂、杀虫剂,甚至治疗试剂和其他产品。再者,当鉴定和提取这种代谢通路中的化合物时,对这些接受改造的细菌施加更多的控制可能导致发现新的化合物成分。

最近,Manus公司在细菌中重建一种天然的植物代谢过程而能够廉价地大量产生一种梦寐以求的甜叶菊植物化合物用于制造零卡路里甜味剂。这种化合物被称作甜叶菊甙M(Rebaudioside M),比如今的商业替代物甜很多。实际上,从甜叶菊植物中仅能够提取出0.01%的这种化合物,因此许多公司提取一种更加丰富的但是味道更苦的化合物。

在另一方面,Manus公司对细菌进行改造来模拟甜叶菊植物的这种代谢通路。当在该公司的发酵过程中使用时,它们产生纯度在95%以上的甜叶菊甙M。

MIT教授Gregory Stephanopoulos说,生产这种新的调味剂展示了Manus公司的细菌改造技术如何能够被用来更加低廉地制造更加纯化的香料和其他的产品。Stephanopoulos与前博士后研究员Ajikumar Parayil共同创办这家公司,并且一起发明了这项核心技术。Parayil如今是这家公司的首席执行官。平均而言,Manus公司的这一方法的成本大约是任何植物提取方法的十分之一,而且显著降低土地资源的使用。

Stephanopoulos说,"如果你从甜叶菊植物中获取这种原始的化合物,那么它具有金属味。但是如果你分离出这种代谢通路的化合物组分,发现单个组分,那么你最终获得最为感兴趣的产品。"

Manus公司的商业发酵过程涉及对细菌进行改造,使得它们具有植物代谢通路,将它们放置在大型发酵罐中,然后往这种发酵罐中添加廉价的糖。在发酵时,这些细菌产生大量的化合物成分。今年,Manus公司计划在商业化水平上扩大这种生产规模和销售这些产品给它的行业合作伙伴。

Manus公司生产管线的另一种产品是一种稀有的被称作圆柚酮(nootkatone)的化合物。圆柚酮是一种在葡萄柚中发现的关键组分,作为一种环境友好的驱虫剂加以使用。当前,利用传统方法生产1千克圆柚酮的成本是几千美元。但是,如果能够更加廉价地和更加大量地生产这种化合物,那么它可能作为一种环境友好的方法有助抵抗莱姆病、疟疾、寨卡病毒和其他的虫媒病原体。

不只是"草率地将基因拼凑在一起"

近年来,利用工程菌进行发酵产生某些化合物已变得比较常见。不过,Stephanopoulos说,Manus公司的这种方法的关键在对这种通路进行改造以至于它能够大量地产生这些具有商业价值的化合物。他说,"将基因拼凑在一起生产一种产品是不错的方法,但是这不会给你提供一种制造有经济价值的东西的平台。在生产几毫克的一种化合物和生产几克的一种化合物之间存在着非常大的跳跃,你需要做的事情就是让它具有商业价值。"

这种核心技术追溯到Stephanopoulos和Parayil在MIT开始开展的新研究。在2000年代中期,这两名研究员在细菌中对产生类异戊二烯(isoprenoid)的复杂代谢通路进行修饰。类异戊二烯是一类由6万多种分子组成的化合物,被用来制造很多产品,如治疗试剂。Stephanopoulos说,为了商业目的对这一通路进行调整之前已开展过,"但是我们特别关注产生的产品数量"。

2010年,Stephanopoulos、Parayil和其他的MIT研究员在Science期刊上发表了他们的第一篇论文。在这篇论文中,他们描述对细菌改造,使得它们具有一种由17个复杂的中间步骤组成的代谢通路,从而能够利用这些细菌大量地产生抗癌药物紫杉醇的至关重要的中间化合物。紫杉醇最初是从太平洋紫杉树皮中提取出来的。为了做到这一点,这些研究人员将酶和植物基因加入到这个通路中,从而有助催化这些中间步骤,消除了延缓这一通路的瓶颈。相比于传统的细菌改造方法,这种方法产生这些化合物的数量增加了1000倍。

Parayil说,这篇论文的一个主要特征是利用酶将这个线性通路划分为一个由独立的不同模块组成的网络,而且这些模块能够更加容易地接受控制和修饰,这一过程被称作为多元模块代谢工程(multivariate modular metabolic engineering, MMME)。他说,"从基本上而言,这个过程的核心思想就是对工程生物学进行简化。"

大约就在同时,来自香精香料行业的一家公司的一位代表当时通过产学合作计划(Industrial Liaison Program, ILP)正在访问MIT来了解当前的创新。在与Stephanopoulos和Parayil会面之后,这位代表说服她的公司为进一步开发这种技术提供资金支持。在2012年,这两名研究员在美国马萨诸塞州剑桥市成立Manus实验室来商业化这种技术。

Stephanopoulos指出通过ILP促进的这种初步的行业合作是Manus实验室取得成功的垫脚石。除了提供资金资助之外,这家未提及名字的公司针对产品生产和让其他的公司购买这种新技术提供新的见解。

Stephanopoulos说,"这是我们的竞争性优势之一。我们从第一天与这家公司合作开展研究中收获良多。"

最后,Parayil带着这一商业构想与MIT创新团队(Innovation Teams, i-Teams)、马丁信托MIT创业中心(Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship)、ILP和15.366 (Energy Ventures)等公司进行接触,这有助他优化他的商业计划和联络客户等等。Parayil说,"这些独特的体验展示了如何将来自Manus实验室的技术推向市场。"

通向新发现之路

如今,Manus公司的技术已得到在包括Science和PNAS在内的学术期刊上发表的论文的验证。如今,这种技术将MMME、蛋白工程和多元组学分析(multivariate omics analysis)整合在一起。蛋白工程利用设计工具快速地和高效地对酶进行改造。多元组学分析是揭示代谢通路中的瓶颈的一套分析工具。

Parayil说,除了节省成本和土地资源使用之外,这一技术也代表着一种"能够有助发现新分子的"平台。比如,实际上,从植物中提取出的一种化合物代表着漫长的具有很多中间步骤的复杂代谢过程的最终产物。当前,还没有方法发现这个代谢过程产生的所有化合物。

然而,Manus公司能够监控整个代谢通路,鉴定、调整和潜在地提取出在任何一个步骤产生的之前未测试过的化合物。Stephanopoulos说,通过这样做,"你显著地增加可能具有非常重要性质的化学物(比如药物、香料和杀虫剂)的数量。"他补充道,不过,这仍有很长的路要走。

Stephanopoulos说,今年对Manus公司而言是"特别至关重要的"。这家公司当前正在商业化生产这种甜味剂和其他的产品。他说,"如果Manus公司在商业化水平上展现出生产化合物的能力,那么它将标志着该公司在生物技术、香精香料和调味剂制造领域上成为一名真正竞争者。"





工程师正在尝试新的合成途径来制造微纤维,这种微纤维支持体外培养细胞的生长。这种微型纤维能够重塑和恢复再生神经组织,因而具有很好的应用价值。该研究发表在近期的《 Biomacromolecules 》。

爱荷华州立大学的研究人员利用微流纤维物质的方法将多 聚已酸内酯泵过小孔道来合成微纤维。纤维的直径介于2.6到36.5微米,而且微小纤维的形状可控,进而使得纤维的表面形状可控,所以具有很好的灵活性,生物兼容性和生物可降解性。这种独特的纤维生成方式,还使得这种微纤维在不同的方向有着不同的性质。

该研究旨在了解脑损伤过程中的神经细胞变化,同时也希望得到神经细胞再生的方法。研究人员开发的微纤维平台,可以支持神经干细胞的贴合、并行生长和分化。他们证明了,神经细胞能粘附到微纤维上,而且神经细胞能够形成相应的性质和排列方式。在神经细胞的再生过程中,细胞并没有像其他方法里面那样经历高电压、高气压等,该方法能够把细胞包被在纤维中,从而细胞有很低的死亡率。这种神经细胞的发育和细胞排列方式,对于脑损伤修复的治疗,可能有着重要的意义。

研究者认为,他们的发现能够帮助组织工程研究人员找到神经细胞再生的新途径。通过模拟神经系统的微环境,基于微纤维平台技术,可以使得神经细胞再生和发育。除了神经细胞之外,研究人员还认为,该平台通过改变细胞再生的微环境,还可能再生除了神经细胞外的其他组织,例如肌肉,肌腱和血管等等。





一种利用工程改造细菌开发的新治疗方法可能在未来帮助改善肥胖带来的健康难题。将工程改造细菌植入小鼠肠道既能防止体重增加,又能帮助对抗一些肥胖相关的负面影响。研究人员在美国生理学会举办的"炎症,免疫和心血管疾病研讨会"上介绍了他们的最新进展。

美国有超过三分之一成年人处于肥胖状态,这让他们发生脂肪肝,动脉粥样硬化等健康问题的风险更高。科学家们最近发现肠道微生物,也叫做肠道菌群,在肥胖发生过程中扮演重要角色,可能提供一个新的治疗靶点。

范德堡大学的研究人员正在研究肥胖相关疾病是否可以通过改变肠道菌群进行治疗和预防。他们对肠道细菌进行工程改造,使工程改造细菌能够合成一种小的脂质分子帮助抑制食欲,缓解炎症。肥胖人群体内这种脂质分子的合成较少。

"我们之前证明对于普通小鼠来说这种基于工程改造细菌的方法能够抑制高脂饮食诱导的肥胖发生,我们的新研究更加着重于研究容易发生动脉粥样硬化和脂肪肝的小鼠,我们发现工程改造后的细菌不仅能够抑制肥胖发生,还可以对抗脂肪肝甚至动脉粥样硬化。"领导该研究的Sean Davies这样说道。

研究人员发现高脂饮食喂养的小鼠同时通过饮水获得工程细菌可以使其获得更少的体重以及脂肪含量。他们还将工程细菌植入易患动脉粥样硬化和脂肪肝的小鼠,发现这些小鼠在肝脏积累的脂肪更少,同时肝脏纤维变性的标记物表达下降。接受治疗的小鼠还表现出轻微的动脉粥样硬化斑块减少的趋势。

最后Davies表示,未来有一天利用这些细菌治疗肥胖相关疾病将成为可能,并且由于肠道细菌具有一定的可持续性,病人不需要每天接受治疗。



doi:10.1371/journal.ppat.1005815


(图片摘自www.pixabay.com)

开发HIV疫苗的一种方法依赖于可以抵御不同循环HIV的广谱中和抗体(broadly neutralizing antibodies, bnAbs),这种抗体分离自感染HIV的个体机体中,但其却是高度进化且不寻常的抗体;近日一项刊登在国际杂志PLoS Pathogens上的研究报告中,来自斯克利普斯研究所等机构的科学家报道了一种鉴别bnAbs必要特征的新方法,同时研究者还提出了一些更适合于开发新型的HIV疫苗的简化版本,随后对简化版本的bnAbs进行分析来指导新型疫苗的开发。

来自一些感染HIV个体机体中的bnAbs不会通过疫苗所诱导,而这或许是因为bnAbs是一种非常罕见的抗体,其是随着机体HIV的不断进化所驱动的连续性突变适应所诱导产生的。假设并不是所有的bnAbs的特性都对其理想的功能必不可少,为此研究人员开始研究制造携带最小化罕见特性的bnAbs,为了对bnAbs的罕见特性进行定量,研究者开发了一种名为"抗体特性频率"(AFF)的计算机方法,同时研究者将编码bnAb的DNA序列同来自健康供体(从未感染HIV)机体记忆B细胞中的相关序列进行对比。

当将AFF方法应用于bnAbs检测时,研究者就在HIV的bnAbs和正常的人类记忆抗体的频率特性上发现了明显的差异,潜在的HIV bnAbs或许并不能更好地提供HIV疫苗的开发策略,因为携带相似特性的抗体并不能以一种一致性的方式被诱导,研究者认为,携带较高频率特性的潜在HIV bnAbs的发现或许应当将关注于bnAbs所靶向作用的抗原表位。VRC01是一种最为罕见的bnAb,其和正常的人类抗体共享有较少的特性,从另一方面来讲,对VRC01的结构分析结果表明,许多不寻常的特性或许对于其结合并且中和HIV并不必要,因此研究者就开发出了简化版本的VRC01,同时研究者还检测了许多候选者结合多种HIV菌株的能力,最终发现了两种最低程度突变的VRC01级别的bnAbs具有良好的中和潜力。

另外一种名为Min12A21的工程化抗体则具有最高的频率特性,其和正常的记忆抗体共享有多种特性,其可以保留对HIV的特性。随后研究人员将抗体和其病毒靶向蛋白之间的最小变异分为空间集群,利用突变及结构分析结合中和性实验,他们就可以确定从最早接触疫苗产生的抗体到产生具有bnAb活性的抗体过程中所需要的突变步骤。

最后,研究者表示,相比当前的bnAbs而言我们或许能够开发出更加易于管理的潜在HIV bnAbs;通过抗体和抗原结构引导疫苗设计策略或许未来可以用于开发其它HIV bnAbs或抵御其它病原体的保护性Abs的新型候选疫苗。



doi:10.5966/sctm.2016-0044


(图片摘自www.pixabay.com)

利用工程学的方法,近日来自格莱斯顿研究所(Gladstone Institutes)的科学家们通过研究改良了一种抵御炎症和自身免疫疾病的潜在"武器",相关研究刊登于国际杂志Stem Cells Translational Medicine上,该研究或为开发治疗炎性肠病及器官移植排斥反应的新型疗法提供一定帮助。

机体的天然防御机制

间充质干细胞(MSCs)位于骨髓中,其可以分泌抗炎性蛋白质来帮助调节机体免疫系统的功能,目前有500多项临床试验都想利用间充质干细胞来帮助抵御疾病,但截至目前为止这些试验无一成功。

为此科学家们分析了一下失败的原因,他们认为,这就好比是火柴需要给一个动作才能够擦出火焰一样,而间充质干细胞也需要通过一种促炎性蛋白来产生免疫抑制效应;有一些研究者就尝试在间充质干细胞被注射到患者机体之前将这些细胞浸泡在促炎性化合物中,然而所产生的效应非常短暂,而且在数天后这些细胞的功能就会被耗尽。

研究者Todd McDevitt博士说道,利用间充质干细胞的疗法的成功依赖于细胞所处的环境,摄入抗炎性药物的患者往往机体中并没有足够高水平的炎性来诱发细胞发挥作用,因此我们对间充质干细胞进行了工程化操作来确保其可以被持续激活,这样以来我们就能够使得免疫应答的时间延长。

工程化操作或许是一个好方法

这项研究中,研究者对小型的糖基颗粒进行成功化操作,这些糖基颗粒可以装载促炎性蛋白并且插入到间充质干细胞群中去,随后这些颗粒就可以以一定的剂量将炎性诱导子缓慢运送到细胞中去,这种方法就可以增加间充质干细胞产生的抗炎性蛋白的水平,从而增加对免疫细胞的抑制作用,简单来说,这些细胞-蛋白"包裹"就可以更加有效的工作,而且效力比其它疗法更好一些。

最后研究者Josh Zimmerman指出,目前没有人可以成功利用生物材料来运输促炎性信号从而控制间充质干细胞影响免疫系统的能力,我们这项研究结果表明,生物工程化操作或许就能够潜在地帮助改善间充质干细胞的炎性反应及治疗能力;下一步我们将在自身免疫疾病的小鼠模型中检测这种新方法的效力。




(图片摘自www.pixabay.com)

遗传突变是引发癌症的主要原因,而追踪癌症发病机制中每个基因所扮演的角色或许是抵御疾病发生的重要工具,癌症每年都会引发160多万人死亡。

很多年前,科学家们开发了一种正向遗传学(forward genetics)的方法,即将信息插入到果蝇基因组中来鉴别哪种遗传改变会诱发疾病发生,然而截止到目前为止,在人类器官中进行相同类型的研究似乎是不可能的,但近日来自康奈尔大学及威尔康奈尔医学院的研究人员在Nature Biotechnology杂志上发表了题为"A recellularized human colon model identifies cancer driver genes"的研究论文,文章中,研究者利用了组织工程学的方法对人类组织进行了正向遗传学的筛查。

研究者Samuel B. Eckert教授说道,你并不能在人类组织中很好地进行试验,因此拥有一种人类系统似乎是一种相当强大的技术,该系统将可以帮助我们在受控环境下观察每一种遗传特性的改变。文章中我们通过剔除来自正常人类结肠组织的细胞开发出了一种人类结肠模型,同时该模型保留了大部分的细胞粘附分子,这样研究者就可以将结肠镜检查的病人样本和商品化来源的细胞直接注入结肠组织模型中。

研究者Shuler表示,我们真正想要做的就是提供一种微观环境来使得系统中的基因得以合适表达,随后利用20世纪90年代开发的将特殊DNA序列插入到基因组中的特殊技术("睡美人"转座子(sleeping beauty transposon)),我们就能够追踪结肠模型内部所发生的遗传改变情况,而这同典型的早期结直肠癌(CRC)的发病状况是基本相一致的。

进一步进行检测,研究者发现,新型的结肠组织模型能够复制结直肠癌进展的关键特性,研究者共鉴别出了38个驱动疾病的基因,其中包括6个此前认为和CRC进展并无关联的基因。这种新型的结肠模型可以为研究者们提供集体内部CRC进展的精确模板,其可以给予我们一种基于人类机体的系统来对恶性结肠癌发病的关键阶段进行特征的描述。

研究者Nancy Jenkins指出,这种毫米尺度的模型可以提供主要的组织相关性元件,包括复杂的结构、细胞基质的相互作用以及多种类型的分化细胞。未来该技术在满足癌症研究的需求上或许还有很长一段路要走,当然这种人类结肠模型的建立可以帮助我们鉴别哪些在肿瘤转移早期阶段机体突变的基因,我们希望对肿瘤转移遗传特性更好地理解可以帮助开发更为精准的分子靶向疗法或者新型的结肠癌疗法标志物。

未来研究者们或将通过更为深入的研究来改善当前的结直肠癌组织模型,并且研究该模型和人类免疫系统的关联,同时研究者还将利用这种新型模型调查疾病发生的晚期阶段,以及细胞从更结肠组织迁移到其它组织中(肝脏)引发的一些疾病。




(图片摘自www.pixabay.com)

器官移植手术对于器官衰竭的患者来说是无价的疗法,但是器官短缺,等待人数过多以及昂贵的降低免疫排斥反应的药物等等因素大大地增加了器官移植的困难。

不过,如果有一种新的方法可以不依赖于供体(活人)完整、鲜活的器官而能够同样进行器官移植的话,这一手术的难度是否会降低呢?最近,美国科学家们在这方面做出了突破性的贡献。他们通过体外再生"功能性的人体心肌细胞"的方法创造出了工程化的人类心脏。利用这一技术,虽然我们仍然需要一个供体的器官,但是可以与受体的细胞进行融合。

这一技术需要利用"拆包"心脏重新培育出一个完整的心脏--即,将供体来源的活细胞与从受体分离培养得到的iPSC细胞分化出的心脏组织有机地结合在一起。这一步能够将供体器官中能够引发免疫反应的分子去除,代之以受体内的心肌细胞。

"长期以来,心脏再生都是我们的目标,我们目前通过生物工程的方法制作出了功能性的心脏,这能够作为代替性器官给心脏衰竭患者进行移植。"来自麻省总医院再生医学中心的研究员Jacques Guyette说道。

相关结果发表在最近一期的《Circulation Research》杂志上。

"培养出功能性的心脏组织需要克服一系列的困难",Guyette说道:"这包括提供一个能够支持心脏功能的支架,一群分化除特殊功能的心脏细胞以及适宜细胞生存与发挥功能的环境"。

在该研究中,研究者们共收集到了73颗人类心脏,同时利用IPS技术分化得到5亿个心肌细胞,之后将它们种植到了"拆包"的心脏组织中。

经过一段时间的体外培养,从心肌细胞分化出了较为完整的心脏。这是第一次利用IPS细胞培养出心脏的成功案例。培养好的心脏器官存放在自动生物反应系统(如图所示)中。该系统能够提供足够的营养以及类比生理条件下心脏器官的环境。

希望这一技术能够早日应用于临床治疗,这将是广大亟待心脏移植患者的福音。



doi:10.1016/j.cell.2016.01.012


(图片摘自www.pixabay.com)

近日,一项刊登于国际著名杂志Cell上的研究论文中,来自美国加州大学旧金山分校(UC San Francisco)的科学家通过研究开发了一种高度定制化的生物传感器,该传感器可被用于在免疫系统的细胞中形成逻辑门,从而给予细胞可以"回家"的能力,并且在抑制癌细胞攻击正常组织的同时还可以靶向杀灭癌细胞。

此外研究人员表示,这种名为synNotch新型传感器还可以为CAR-T细胞疗法(嵌合抗原受体T细胞免疫疗法)带来更高的精准性和安全性,该传感器同时可以插入到诸如神经细胞和肌肉细胞等细胞中,为再生医学疗法以及开发治疗自身免疫疾病等疾病提供帮助。CAR-T细胞疗法并不能够有效治疗实体瘤,比如乳腺癌、前列腺癌、脑癌等实体瘤癌症,因为并不是在B细胞中,这种疗法在肿瘤上找不到单一的靶向抗原的存在,因此应用于治疗实体瘤的CAR-T疗法目前并没有多大用处。

为此,本文中研究人员就利用这种新型传感器开发了一种细胞的"AND gate"(AND门),其可以赋予T细胞更加精确的分类特性,实际上synNotch传感器可以直接指导T细胞从事多项任务,比如寻找肿瘤抗原A,仅当肿瘤抗原B存在的情况下激活T细胞的杀伤程序等。这种名为synNotch的传感器受体是一种天然受体Notch的工程化版本,Notch信号在机体从胚胎发育至成体的过程中扮演着重要作用,当利用synNotch装备的T细胞直接注射入小鼠机体后,T细胞并不会攻击仅表达被CAR(嵌合抗原受体)靶向作用抗原的肿瘤,如果两种抗原同时存在,那么synNotch的激活就会促进CAR的表达,从而就可以帮助识别第二种肿瘤抗原并且发起T细胞的杀伤程序。

研究者指出,被synNotch装备的T细胞具有明显的效力和选择性,其可以完全清除表达两种抗原的肿瘤细胞,而且效应比较持久,实验结果显示,治疗30天后所有携带这种双抗原肿瘤的小鼠都会存活下去。如今研究者表示,他们希望构建的这种工程化的T细胞可以帮助开发潜在更加精确的癌症疗法,从而为更多患者带来好处。(生物谷 Bioon.com)

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