新功能、新界面、新体验,扫描即可下载生物谷APP!
首页 » 细胞生物学 » 间充质干细胞最新研究进展

间充质干细胞最新研究进展

来源:本站原创 2017-08-31 22:25

2017年8月31日/生物谷BIOON/---间充质干细胞具有低免疫原性及向缺血或损伤组织归巢的特征,输入宿主体内后,可归巢于特定部位,在微环境影响下定向分化为内胚层、中胚层以及外胚层3个胚层来源组织的细胞,如骨、软骨、肌腱、脂肪、肝、肾、皮肤、肌肉、神经甚至胰腺等10余种成熟细胞,因而成为再生医学中器官修复的理想种子细胞。

最初是在骨髓中发现含有间充质干细胞,但是需要开展高度侵入性的骨髓捐献实验,另外随着年龄的增加间充质干细胞数目和分化潜能下降。最近,脐带血因为获取方法造成的损伤更少也被作为间充质干细胞的一种替代性来源。还有一个大有希望的间充质干细胞来源就是脂肪组织。这篇综述从形态、分离间充质干细胞的成功率、克隆集落形成频率、扩增潜能、多向分化能力和免疫表型这些方面对这三种间充质干细胞来源进行比较,表明脐带血和脂肪组织均可作为用于分离间充质干细胞的骨髓组织替代来源。另外,还人们还不断发现间充质干细胞也存在于脐带血、牙周韧带、羊水、真皮、骨膜、骨骼肌、胎肺、胎肝、胎盘和胰腺中。

间充质干细胞具有广阔的临床应用前景,可用于治疗神经系统疾病、肝肾损伤、自身免疫疾病、心脏疾病、骨疾病、软骨疾病、缺血性血管疾病、糖尿病并发症和肿瘤等疾病。它们也可用于组织工程和面部整形中。另外,它们也可与造血干细胞共同移植治疗血液疾病。 基于此,小编针对间充质干细胞近年来取得的研究进展,进行一番盘点,以飨读者。

1.北大三院:再生医学中的”MSC间充质干细胞归巢装置”具有良好应用前景
doi:10.1016/j.biomaterials.2012.01.033


间充质干细胞(Mesenchymal stem cell, MSC)在生物组织工程及再生医学中具有良好的应用前景。然而,将如何MSCs细胞转移到受损或者功能缺失部位是MSCs治疗中的一项难题。北京大学第三医院的研究人员发现通过噬菌体表达技术获得的Y由7个氨基酸片段组成的多肽(E7)和骨髓来源的MSCs具有高亲和力,并且不存在物种特异性。因此他们将E7同聚己酸内酯(polycaprolactone, PCL)网偶联构建“MSC归巢装置”,并在体内外进行了MSCs的招募效果检测。7天后结果通过免疫荧光的方法检测在该装置生长的细胞并利用TissueFAXS系统(TissueGnostics)进行量化分析发现同对照组(肽RGD-偶联PCL网)相比,MSC特异性标记的阳性率(CD44, CD90, CD105)更高。同时,检测CD68发现该装置植入体内后造成的炎性状况同对照组相比显著降低。结果显示了“MSC归巢装置”较好的应用前景。

2.科学家发现功能活性更强的间充质干细胞

中国医学科学院北京协和医学院教授韩忠朝研究团队首次将胎盘间充质干细胞中功能活性最强的细胞亚群鉴别出来,并申请了专利,这就是CD106分子阳性的胎盘间充质干细胞。

CD106,也称为血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1),在间充质干细胞发挥免疫调节和促血管新生的功能中起到了关键作用。韩忠朝院士团队首次发现CD106阳性细胞在胎盘间充质干细胞占70%左右的比例。进一步的研究证实,相比其它间充质干细胞,胎盘CD106阳性间充质干细胞具备更强的促血管新生的活性。

研究工作主要是通过体外实验和体内实验来验证。在体外实验中,将CD106阳性的胎盘间充质干细胞接种到一种特殊的凝胶上,称为基质胶(matrigel)。接下来,干细胞一边自我扩增,一边分化形成血管。与CD106阴性间充质干细胞相比,CD106阳性间充质干细胞在基质胶(matrigel)上形成了更丰富的新生血管。

实验小鼠的血管被结扎后,在小鼠下肢注射CD106阳性的胎盘间充质干细胞。实验表明,过一段时间后,新的血管慢慢生长了出来。与注射生理盐水(PBS)和CD106阴性间充质干细胞的小鼠相比,注射CD106阳性间充质干细胞的实验小鼠下肢生长出了更丰富的新生血管。

3.深圳先进院揭示间充质干细胞代谢调控机制
doi:10.1002/stem.2470


近期,中国科学院深圳先进技术研究院医药所退行性中心管敏课题组在干细胞代谢调控的研究领域取得新进展,相关论文《衰老抑制核受体 ERRalpha 调控的谷氨酰胺回补代谢及间充质干细胞成骨分化》发表于国际期刊《干细胞》(Stem Cells. 2017 Feb;35(2):411-424)。

间充质干细胞(MSC)是一类具有自我更新和多向分化潜能的多能干细胞,临床应用潜力巨大。干细胞的分化受到衰老、营养、激素等内外复杂因素的影响,副研究员管敏与研究实习员黄童龄等最新发现能量代谢可能是决定干细胞分化的关键因素之一,研究发现衰老可导致 MSC 能量代谢失衡,成骨分化能力减弱,引发骨质疏松等代谢性骨病,重要的营养感受因子 mTOR 通过核受体 ERRα调控谷氨酰胺酶(GLS),影响线粒体谷氨酰胺的回补代谢,提供 MSC 分化所需核酸、蛋白等生物分子合成的能量需求,提高衰老 MSC 的成骨分化能力。此研究揭示了 MSC 代谢调控和成骨分化的新分子通路机制 mTOR-ERRα-GLS。

4.Stem Cells:电针刺促进间充质干细胞释放,缓解疼痛
doi:10.1002/stem.2613

由美国印第安纳大学医学院领导的一项新的研究展示了电针刺(electroacupuncture)如何触发一种神经机制,这种神经机制能够有助促进组织修复和缓解损伤诱导性疼痛(injury-induced pain)。

他们的发现有史以来全面展现了电针刺如何刺激大脑从而促进干细胞释放,而且针对这些干细胞的治愈性质获得新的见解。相关研究结果于2017年3月16日在线发表在Stem Cells期刊上,论文标题为“Electroacupuncture Promotes CNS-Dependent Release of Mesenchymal Stem Cells”。

这些研究人员以人、马和啮齿类动物为研究对象,开展一系列实验室测试,以便追踪电针刺的效果。在电针刺中,细针的刺激会一直传递到大脑中。他们发现电针刺会促进修复性的间充质干细胞(MSC)释放到血液中。

依赖于测试的物种,电针刺会在9到22分钟内激活下丘脑,即大脑中控制神经系统和无意识性身体机能的区域。MSC会在2个小时内释放到血液中。

5.PNAS:肿瘤细胞或可“拆用”间充质干细胞来促进乳腺癌复发
doi:10.1073/pnas.1612290113


为何很多乳腺癌幸存者都非常担心会发生疾病复发呢?这一问题也让很多科学家和卫生保健提供者非常困扰,因为乳腺癌患者在进行治疗结束后的数年里癌症会突然间死灰复燃,最终导致患者死亡。近日刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的一项研究报告中,来自德州农工大学医学院的研究人员通过研究发现,乳腺癌患者机体中休眠的肿瘤细胞往往会潜伏起来,因为这些肿瘤细胞会“拆用”患者自身的干细胞。

长期以来,研究者们一直在对来自骨髓中的成体干细胞—间充质干细胞(MSCs)如何抵御癌症进行研究,他们发现,机体中的间充质干细胞会慢慢从细胞培养物中消失。Thomas J. Bartosh教授说道,实际上我们或许搞错了,或许目击了一些异常或负面的结果,通过研究我们发现乳腺癌细胞实际上会“吃掉”机体的干细胞,更让我们惊讶的是,这些收纳机体干细胞的癌细胞还会进入到休眠状态,这就是为何目前很多疗法难以对休眠的乳腺癌细胞进行杀灭的原因了。

本文研究提出了一种癌症复发的新机制,同时研究者也希望开发出新型疗法来维持癌细胞处于休眠状态,并使其对患者机体无害,研究者表示,另外一种开发药物的可能性策略就是首先阻断乳腺癌细胞“吞食”间充质干细胞,目前研究者正在利用某些癌细胞的“自食”活性来给其喂食一些毒性制剂,同时他们还利用间充质干细胞作为运载工具靶向作用癌细胞。

6.PLoS Comput Biol:计算机模拟间充质干细胞疗法 将心脏病治疗风险降至最低
doi:10.1371/journal.pcbi.1005014


最近科学家们使用数学计算模型模拟了人类间充质干细胞到达心脏损伤部位的过程,发现只用一个特定亚群的干细胞就能最大限度地减少间充质干细胞疗法带来的相关风险。相关研究结果发表在国际学术期刊Plos Computational Biology上,该研究代表了心肌损伤修复和再生策略的新发展,能够提高干细胞疗法在心脏病患者中的应用安全性。

美国西奈山伊坎医学院的Joshua Mayourian等人使用数学计算模型模拟了这些干细胞与心脏细胞之间的电相互作用,深入了解了其中可能存在的有害影响,同时提出了降低间充质干细胞治疗中一些潜在风险的可能方法。

他们的计算机模拟结果表明一个人类间充质干细胞亚群能够将干细胞对单个心肌细胞和整个组织电活性的干扰降至最小,这群特定的间充质干细胞亚群或可增加心脏病患者接受干细胞治疗的安全性。该研究因此有望引领新的临床研究,并在未来改进对心衰病人的干细胞治疗。

7.Stem Cells:沉默microRNA促进间充质干细胞进行关节软骨损伤修复
doi:10.1002/stem.2350


最近来自意大利的科学家们在国际学术期刊Stem Cells上发表了一项最新研究进展,他们发现在人类间充质干细胞中沉默一种抗软骨形成的microRNA能够促进间充质干细胞向软骨细胞方向分化,为应用间充质干细胞进行体内软骨组织修复提供了新的可能。

在这项最新研究中,科学家们发现对抗软骨形成调节因子microRNA-221进行沉默能够在体外和体内高效促进hMSC细胞的软骨形成过程,并且该过程不需要软骨形成诱导因子TGF-β的作用。研究人员首先在传统的3D培养基中对这种方法的可行性进行了验证,随后在体内模型中进行了验证。

在体外培养条件下,研究人员观察到在不添加TGF-β的情况下沉默miR-221就足以驱动hMSC细胞向软骨细胞方向分化。在体内环境里,研究人员首先利用藻酸盐将沉默了miR-221的hMSC细胞进行胶囊化,随后将胶囊化的细胞填充到关节软骨活检组织的软骨损伤部位。

之后研究人员将活检组织植入裸鼠皮下,通过与对照组进行对比发现沉默miR-221能够大大增强体内软骨修复,除此之外沉默了miR-221的hMSC在体内形成的软骨组织并没有表现出X型胶原沉积的迹象。

8.揭示SHP1调控间充质干细胞分化的新机制
doi:10.1016/j.celrep.2016.06.035

7月8日,国际学术期刊《细胞-报告》(Cell Reports)在线发表了中国科学院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所时玉舫研究组题为SHP1 Regulates Bone Mass by Directing Mesenchymal Stem Cell Differentiation 的最新研究成果,揭示了蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1调控间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)分化的新机制。

博士研究生蒋梦会在研究员时玉舫和王莹的指导下发现,蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1作为细胞内信号传导的关键分子参与调控MSCs成脂成骨分化。基于SHP1突变型(mev/mev)小鼠自发骨质疏松的表型分析,研究发现SHP1突变小鼠骨髓来源的MSCs成骨分化能力显着降低,成脂分化潜能明显提高。利用SHP-1抑制剂以及siRNA敲低SHP-1在MSCs中的表达可以得到与SHP1突变小鼠骨髓来源的MSCs相似的分化现象。将MSCs与羟基磷灰石植入裸鼠后,SHP-1突变小鼠骨髓来源的MSCs骨形成明显减少,脂肪形成增加。通过一系列研究发现,SHP1对MSCs成骨成脂分化的调节依赖于其与GSK3β结合,并利用其酶活性使得GSK3β的pTyr216位点去磷酸化,从而诱导β-catenin累积促进Wnt信号,引起成骨分化的增加。利用SHP1fl/flDermo1-cre小鼠,这个研究团队进一步证明在MSCs中条件性去除SHP-1,该小鼠表现出明显的骨质减少和脂肪组织增多。该研究揭示了SHP1调控MSCs分化的新功能,并对理解骨质疏松和肥胖的形成机制具有重要意义,提供了新的视角。

9.多聚赖氨酸能增加用于细胞治疗的间充质干细胞产量
doi:10.1155/2016/8196078


间充质干细胞(MSC)的临床研究已经在许多国家开展,美国批准了60余项临床试验,随着MSC及其相关技术的日益成熟,我国也批准了多项临床试验,走入了MSC核心技术研发的舞台,但是MSC在体外条件下的有效扩增是其临床应用的必须条件。众所周知胞外基质能够为其所包绕的细胞提供结构性和生化支撑,已经作为包被底物用于细胞培养。在这项研究中,来自韩国的研究人员旨在利用多聚赖氨酸在体外培养过程中增强MSC的功能性和干性。

他们通过细胞周期分析、分化实验、beta-半乳糖苷酶染色和RT-PCR的方法对MSC细胞的功能性进行分析。他们还进一步衡量了在无多聚赖氨酸包被和有多聚赖氨酸包被的培养板上生长的MSC的整体基因表达情况。结果发现在多聚赖氨酸包被过的培养板上生长的MSC细胞生长速率加快,并且干性标记物基因的表达发生上调。除此之外,他们的骨分化能力增强,参与细胞粘附、细胞周期、干性、细胞分化和细胞增殖的许多基因都出现上调。研究人员还证明生长在未包被培养板上的MSC细胞其beta-半乳糖苷酶表达高于生长在多聚赖氨酸包被培养板上的MSC细胞。

10.Mol Ther:局部抑制补体能够提高间充质干细胞的活力和功能
doi:10.1038/mt.2016.142


近日,来自美国克利夫兰诊所的华人科学家Feng Lin在Nature系列子刊Molecular Therapy上发表了一项最新研究进展,他们通过一种新方法局部抑制了间充质干细胞(MSC)激活的补体系统,提高了MSC 细胞的活力和功能,为MSC细胞的临床应用提供了新的帮助。

在这篇最新报道的文章中,研究人员发现在体外培养过程中N-羟乙酰神经氨酸添加到MSC细胞上是MSC激活补体的一个因素。研究人员开发了一种新方法将肝素“喷涂”到MSC细胞上,这种新方法能够通过直接抑制补体以及将血清中另外一种强力补体抑制分子招募到MSC细胞表面从而提高MSC细胞的活力,增强注入体内的MSC细胞的功能。

这些数据表明利用肝素对MSC细胞表面进行工程改造,能够局部抑制MSC细胞对补体的激活,这可能是目前提高基于MSC开发的各种治疗方法的一种直接有效手段。(生物谷 Bioon.com)

版权声明:本文系生物谷原创编译整理,未经本网站授权不得转载和使用。如需获取授权,请点击
温馨提示:87%用户都在生物谷APP上阅读,扫描立刻下载! 天天精彩!


...(全文约8433字)
<< 去看24小时最新(35)

相关标签

最新会议 培训班 期刊库