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近期干细胞基础性重磅级研究进展速览

来源:本站原创 2017-08-21 22:33

本文中,小编整理了近年来科学家们在干细胞基础领域的一些重磅级研究,分享给大家,与大家一起学习!

【1】Nature:重磅!发现下丘脑中的一小群成体神经干细胞控制衰老

doi:10.1038/nature23282

在一项新的研究中,来自美国阿尔伯特-爱因斯坦医学院的研究人员发现大脑下丘脑中的干细胞调控衰老如何快速地在身体中发生。这一发现是在小鼠体内取得的,可能导致人们开发出阻止年龄相关疾病和延长寿命的新策略。相关研究结果于2017年7月26日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Hypothalamic stem cells control ageing speed partly through exosomal miRNAs”。

已知下丘脑调节生长、发育、生殖和代谢等重要的过程。在2013年发表在Nature期刊上的一篇论文(Nature, doi:10.1038/nature12143)中,阿尔伯特-爱因斯坦医学院的研究人员已取得令人吃惊的发现:下丘脑也调节全身的衰老。如今,他们精确地找到下丘脑中控制衰老的细胞:一小群成体神经干细胞。已知这群成体神经干细胞负责形成大脑中的新的神经元。

论文通信作者、阿尔伯特-爱因斯坦医学院分子药理学教授Dongsheng Cai博士说,“我们的研究证实下丘脑神经干细胞的数量在小鼠的一生当中会自然地下降,这种下降加快衰老。但是,我们也发现这种丢失的影响是可逆的。通过补充这些干细胞或它们产生的分子,延缓和甚至逆转身体中衰老的多个方面就成为可能。”

【2】eLife:干细胞或是维持“老当益壮”的关键要素

DOI:10.7554/eLife.26464

近日,一项发表在国际杂志eLife上的研究报告中,来自罗彻斯特大学医学中心的研究人员通过研究发现,肌肉干细胞的缺失或是诱发老年小鼠肌肉功能衰退的主要原因,本文研究结果挑战了当前较为流行的理论,即运动神经元的缺失是诱发年龄相关肌肉功能下降的主要原因,研究人员希望后期能够开发出新型药物或疗法来减缓机体肌肉干细胞的缺失以及肌肉功能的下降。

当我们30岁时,肌肉的尺寸和力量就已经开始慢慢下降了,但是这种变化是非常微妙的,当我们70岁时,肌肉功能的下降就会让我们变得非常脆弱,而且往往需要在其他人的帮助下才能够勉强完成一些简单的“活动”,肌肉功能下降的速度因人而异,但其可以通过饮食和锻炼减缓,实际上任何人都不可能完全免于机体肌肉功能的下降。

研究者Joe Chakkalakal说道,甚至在受过严格训练的运动员中,其随着年龄增长也会经历肌肉功能的缓慢下降。为此研究人员开始调查老年小鼠机体中肌肉功能缺失发生的具体分子机制,从而就能够为开发新型疗法来帮助人类避免类似状况提供新的思路和希望。文章中研究人员阐明了干细胞在长期维持肌肉功能上所扮演的关键角色,成年人肌肉组织中存在大量的干细胞库,其能够帮助应对锻炼或损伤等状况,从而产生新的肌肉细胞来修复损伤肌肉组织或促进肌肉生长,如今我们都知道随着机体老化肌肉干细胞也会死亡,这项研究中研究人员就首次通过研究阐明了肌肉功能缺失背后的主要诱导原因。

【3】Nature:里程碑突破!首次在实验室利用人多能性干细胞制造出造血干细胞

doi:10.1038/nature22370

在一项新的研究中,来自美国波士顿儿童医院等研究机构的研究人员首次在实验室中利用能够产生体内几乎任何一种细胞类型的多能性干细胞制造出人造血干细胞。这一进展为研究血液疾病的根本原因和利用病人自己的细胞产生用于治疗目的的免疫匹配性血细胞开辟新的途径。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells”。

论文通信作者、波士顿儿童医院干细胞移植项目主任George Daley博士说,“我们非常接近于在培养皿中产生真正的人造血干细胞。这项研究是20多年努力的结果。”

尽管利用这些多能性干细胞制造出的细胞是真正的造血干细胞和其他的细胞(即造血祖细胞)的混合物,但是当移植到小鼠体内时,它们能够产生多种类型的人血细胞。

论文第一作者、Daley实验室博士后研究员Ryohichi Sugimura博士说,“这一方法为获取血液遗传病患者的细胞、利用基因编辑校正他们的基因缺陷和产生功能性的血细胞提供机会。这也让我们有潜力通过获取来自万能供血者的细胞无限制地供应造血干细胞和血液。对需要输血的患者而言,这可能潜在地提高血液供应。”

【4】Nature:重磅!利用血管内皮细胞制造出功能性的造血干细胞

doi:10.1038/nature22326

在一项新的研究中,来自美国威尔康奈尔医学院的研究人员开发出一种创新性方法:利用容易获得的血管内壁细胞无限制地供应健康的血细胞。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Conversion of adult endothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells”。

论文通信作者、威尔康奈尔医学院安沙瑞干细胞研究所主任Shahin Rafii博士说,“这是一项改变游戏规则的突破,不仅让治疗血液疾病更接近一步,而且也揭示干细胞自我更新机制的复杂生物学性质。”

长期存活的造血干细胞(HSC)能够分化为所有类型的血细胞:白细胞、红细胞和血小板。几十亿个循环流通的血细胞并不会在体内长期地存活,因而必须得到持续补充。当这没有发生时,贫血、流血或危及生命的感染等严重性血液疾病就会发生。HSC的一种特殊的性质是它们也能够“自我更新”形成更多的HSC。这种性质允许仅几千个HSC产生一个人一生当中所需的所有血细胞。 科学家们长期以来希望找到一种方法让身体产生健康的HSC以便治愈这些血液疾病。但是在此之前,还没有人做到这一点,这部分是因为科学家们不能够设计出一种培育环境。仅在这种环境中,干细胞才能够转化为新的可长期存活的细胞。

【5】Cell:北大学者利用一种化学混合物让多能性干细胞具备全能性

doi:10.1016/j.cell.2017.02.005

当科学家们谈论实验室干细胞是全能性还是多能性时,他们的意思是这些干细胞如胚胎那样有潜力产生体内的任何组织。然而,全能性干细胞(totipotent stem cell)与多能性干细胞(pluripotent stem cell, PSC)的差别在于前者能够产生支持胚胎的组织,如胎盘。这些组织被称作胚外组织(extra-embryonic tissue),在发育和健康生长中发挥着至关重要的作用。

如今,在一项新的研究中,来自中国北京大学和美国沙克研究所的研究人员发现一种化学混合物能够让体外培养的小鼠PSC和人PSC做到这一点:产生胚胎组织和胚外组织。他们的方法可能对哺乳动物发育提供新的见解,也有助更好地建立疾病模型,开发药物,甚至实现组织再生。这种新的方法有望特别适合于为影响胚胎着床和胎盘功能的早期发育过程和疾病建立模型,并且可能为改进体外受精技术铺平道路。相关研究结果发表在2017年4月6日的Cell期刊上,论文标题为“Derivation of Pluripotent Stem Cells with In Vivo Embryonic and Extraembryonic Potency”。论文通信作者为北京大学邓宏魁教授、北京大学人民医院生殖中心沈浣教授和沙克研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授。

【6】Cell Stem Cell:科学家找到新方法可将任何人的干细胞转化为呼吸道细胞

doi:10.1016/j.stem.2017.03.001

研究人员已经开发出了一种新方法用于快速生长并研究细胞,他们希望这种方法能够在将来通过个性化医疗帮助治愈包括囊泡性纤维化在内的肺病。

来自波士顿大学医学院(BUSM)再生医学中心和波士顿医学中心(BMC)的研究人员发现了一种特殊的信号通路——Wnt可以帮助引导肺部发育。一个信号通路是一种可以引导细胞发展成为特殊种类细胞的信号,例如肝细胞、皮肤细胞、脑细胞等。

利用这项发现,研究人员开发出了一种可以将任何个体(包括囊泡性纤维化病人)的干细胞转化为呼吸道细胞的方法,这些细胞随后会长成3维球状结构。这些呼吸道球状细胞簇能够通过一种叫做膨胀实验的测试研究囊泡性纤维化疾病程度。

【7】PLoS Biol:重磅级研究!科学家成功解析机体控制干细胞分化的精细分子机制

DOI:10.1371/journal.pbio.2000640

干细胞是一种能够产生人类机体中任何一种细胞类型的非特化细胞,然而截至目前为止,科学家们并不是非常清楚机体是如何控制干细胞的,同时研究者也并未完全阐明什么样的因素能够决定干细胞的分化,比如分化成为血液细胞、肝脏或者神经细胞等,近日来自卢森堡大学等机构的研究人员通过研究鉴别出了机体调节祖细胞转化成为红细胞和白细胞的分子机制,相关研究刊登于国际杂志PLoS Biology上,该研究或为后期科学家们开发出新型的干细胞疗法提供希望。

尽管机体中所有的细胞都携带有相同的遗传图谱(DNA),但有些细胞却扮演着红细胞和骨细胞的角色,有些细胞则作为神经或皮肤细胞发挥功能,如今研究人员清楚知晓单个细胞的作用机制,但有机体是如何在相同的遗传模板下制造具有多样性的细胞,而且机体又是如何将这些细胞放置在所需要的位置的,研究者却并不清楚。

【8】Cell:深入认识诱导性多能干细胞产生过程

doi:10.1016/j.cell.2017.01.004

在一项新的研究中,来自美国加州大学洛杉矶分校伊莱和伊迪特-布罗德再生医学与干细胞研究中心的研究人员证实特定蛋白如何能够改变皮肤细胞的身份或者说细胞特征,和产生诱导性多能干细胞(iPS细胞)。ips细胞能够转化为体内任何一种细胞类型。这项研究可能影响治愈疾病的健康组织形成。相关研究结果发表在2017年1月26日那期Cell期刊上,论文标题为“Cooperative Binding of Transcription Factors Orchestrates Reprogramming”。

iPS细胞是在10年前首次被制造出来的:当时科学家证实皮肤细胞或血细胞等组织特异性细胞能够从人体中提取出来,经重编程后返回到一种多能性状态。这些多能性细胞随后能够转化为人体内任何一种细胞类型。鉴于ips细胞是利用病人自己的细胞制造出来的,它们在遗传上与病人完美匹配,因此有巨大潜力用于制造健康的病人特异性的组织和细胞,从而可能能够在不存在免疫排斥的情形下治疗或逆转疾病。

通过一种涉及加入被称作转录因子的蛋白的过程,组织特异性细胞经重编程返回到一种多能性状态。四种特定的转录因子(Oct4, Sox2, Klf4和cMyc)通常用于这种重编程过程中。这些转录因子导致组织特异性细胞关闭它自己的身份和激活多能性细胞的特征。然而,科学家们并没有详细地了解这四种转录因子如何影响这种过程。特别地,这些转录因子如何抑制组织特异性细胞的身份是不清楚的,这是因为它们通常并不作为抑制剂发挥功能。

【9】Science:突破性成果!科学家重编程胚胎干细胞成功扩展其潜在的细胞命运

doi:10.1126/science.aag1927

近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自加利福尼亚大学等机构的研究人员通过联合研究开发出了一种新方法,该方法能够对小鼠胚胎干细胞进行重编程使其能够表现出颇似受精卵一样的发育特性。研究者指出,这些全能样的干细胞不仅能够产生发育胚胎中所有的细胞类型,还能够产生一些特殊类型的细胞,这些细胞能够促进胚胎和母体之间的营养交换。

这项研究或将帮助研究人员理解早期胚胎发育过程中的分子决策,同时也将扩展干细胞所产生的组织类型的“目录”,对于后期再生医学研究以及基于干细胞疗法的开发也至关重要。一个受精卵拥有完全的发育潜能,其能够产生所需的所有细胞类型,包括发育中的胚胎以及额外的胚胎组织,胎盘哺乳动物、胚外组织比如胎盘以及卵黄囊的特性对于胎儿和母亲之间进行营养和废物交换非常重要。

【10】Nat Commun:突破!科学家成功开发出新版本干细胞 或具有强大的治疗潜力

doi:10.1038/NCOMMS13724

最近,一项发表在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自北卡罗来纳州立大学、中国郑州大学第一附属医院等机构的研究人员通过研究开发出了一种合成版本的新型心脏干细胞(Cardiac stem cell, CSC),相比天然干细胞而言,这些合成细胞能够提供一定的治疗潜力,同时还能够降低干细胞疗法相关的疾病风险,此外研究者开发的这种新型干细胞还具有一定的稳定性,该技术有望帮助开发其它类型的干细胞

干细胞疗法能够通过促进机体内源性修复来发挥作用,也就是说,其能够通过分泌一些旁分泌因子(paracrine factors)来帮助损伤的组织进行修复,这些旁分泌因子包括蛋白质和遗传物质,当干细胞疗法能够对疾病进行有效治疗时,往往也会诱发机体肿瘤的生长和免疫排斥反应的产生,此外这些干细胞自身都非常脆弱,在其被使用之前需要进行包括储存等一系列重要的过程。(生物谷Bioon.com)

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