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重磅级研究成果解读近期胚胎干细胞领域研究进展

来源:本站原创 2018-03-26 22:44

小编推荐会议:2018(第九届)细胞治疗国际研讨会

近年来,科学家们在胚胎干细胞领域取得了众多亮点研究成果,本文中,小编就对近期相关领域的重要研究进行整理,分享给大家!

【1】Sci Rep:人类胚胎干细胞为何能长生不老?

doi:10.1038/s41598-018-22384-9

在培养液中干细胞被认为是长生不朽的,因此其常常成为了众多科学家们从事机体老化研究的热门对象,增加蛋白质稳态(proteostasis)被认为能够调节干细胞的不朽特性,而蛋白质稳态同时还能控制蛋白质的质量,近日,来自科隆大学的研究人员通过研究发现蛋白质稳态的增加和人类胚胎干细胞长生不老特性之间的关联,相关研究成果刊登于国际杂志Scientific Reports上。

人类胚胎干细胞被认为是不朽的,其并不会衰老,而且可以无限繁殖,并且分化形成任何组织或器官,同样地,这些胚胎干细胞也并不会积累损伤的蛋白质,比如一些和疾病相关的蛋白质(阿尔兹海默病或亨廷顿氏症等),基于这个原因,科学家们非常感兴趣从事人类胚胎干细胞领域的研究。

诱发这类干细胞长生不老的其中一种机制就是“垃圾处理系统”—蛋白酶体,其是蛋白质稳态网络中的关键点。蛋白酶体系统的关键就是所谓的E3泛素连接酶,这些酶类能够标记蛋白质,促进其降解来维持细胞处于健康状态,研究者Isabel Saez Martinezfrom说道,这就好像给它们贴标签,标记一些没有功能的东西一样;我们对600多个蛋白质进行了系统性地筛选,最后缩小范围至30个E3泛素连接酶,当发现这些连接酶后,利用CRISPR和RNAi技术就能够降低E3连接酶的水平。

【2】PNAS:长达35年 科学家们终于从奶牛体内成功分离到了胚胎干细胞!

doi:10.1073/pnas.1716161115

35年来,科学家们一直尝试从奶牛中分裂胚胎干细胞,但均未成功,在合适的条件下,胚胎干细胞能够无限增殖,同时会分化成为任何一种细胞类型或组织,这或许对于培育转基因超级奶牛具有一定的影响。

近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中,来自加利福尼亚大学的科学家通过研究开发了一种新型培养系统,其能够帮助研究人员有效获得干细胞

利用大型家畜(比如牛)来获取胚胎干细胞对于遗传检测、基因组工程学研究以及人类疾病的研究都非常关键,这些细胞能够提供人类干细胞疗法的最佳模型,然而小鼠和大鼠因为体型过小所以无法有效阐明是否特定的疗法能够安全有效地应用于人类机体中。

【3】Circulation Research:研究揭示人胚胎干细胞衍生的心血管前体细胞移植非人灵长类心梗模型后对心脏的保护作用

doi:10.1161/ CIRCRESAHA.117.311578

近日,中国科学院上海生命科学研究院杨黄恬研究组与浙江大学医学院附属第二医院教授王建安、胡新央团队的研究成果,以Lack of Remuscularization Following Transplantation of Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiovascular Progenitor Cells in Infarcted Nonhuman Primates为题,在线发表在Circulation Research上。该研究揭示了人胚胎干细胞(hESCs)衍生的心血管前体细胞(CVPCs)移植非人灵长类心梗模型后对心脏的保护作用。

我国心血管疾病高居致死病因首位,并在持续上升。其中心肌梗死(心梗)引起心肌细胞丢失导致的心力衰竭(心衰)是心血管病总死亡率上升的主要原因。现有治疗难以逆转心梗后心衰进程,因此如何减少心梗后心肌细胞丢失、促进功能重建是制约心衰发生发展、降低心梗死亡率的关键环节,也是生命医学领域亟须解决的重大科学问题。包括hESCs和人诱导多能干细胞(hipsCs)的人多能干细胞(hPSCs)在再生医学应用上具有重要前景。新近严重缺血性心衰病人的临床实验显示其衍生的心血管前体细胞(hPSC-CVPCs)移植后能改善心功能,同时未见成瘤和致心律失常,然而由于样本量的局限性,其治疗缺血性心脏病的安全性和有效性必须在大型动物模型中,包括非人灵长类动物(NHP)心肌梗塞(MI)模型,进行深入的研究后,才能启动较大规模的临床试验

【4】FASEB J:利用人胚胎干细胞开发出人工程心脏组织

doi:10.1096/fj.13-228007

科学家们有可能开发出人心脏的组织模型。其他器官的组织模型都已存在,但是对于人心脏而言,这一直很难实现。在一项新的研究中,研究人员利用人胚胎干细胞培养出的工程心脏组织具有显著类似于人心肌的肌肉。相关研究结果近期发表在FASEB Journal期刊上,论文标题为“Advancing functional engineered cardiac tissues toward a preclinical model of human myocardium”。

论文作者Kevin D. Costa博士说,“我们希望我们的人工程心脏组织将作为一种平台来开发出可靠的人心脏的组织模型用于日常的实验室用途。这可能通过提高高效地发现、设计、开发和运送用于心脏病治疗的新疗法的能力和提供更加高效的筛选工具来鉴定和阻止心脏副作用,从而最终导致人们为心脏病患者开发出更加安全和更加高效的治疗方法而有助引发心脏学研究变革。”

在这项研究中,Costa和同事们在体外培养人工程心脏组织(human engineered cardiac tissue, hECTs)7到10天之后,它们自我组装成长且薄的心肌条带(heart muscle strip),并导致它们在每次心跳中发生弯曲,这样就在这种培养过程期间高效地锻炼这种组织。这些hECTs表现自发性的收缩活性,平均每分钟跳动70次而类似于人心脏。

【5】Nature:构建出一种可逆的突变的小鼠胚胎干细胞生物库

doi:10.1038/nature24027

基因筛选已极大地改变了我们对生物学过程和疾病机制的理解。近期的技术进步扩大了在筛选之前破坏一种细胞群体中的基因功能的方法:从化学诱变、插入突变到RNA干扰(RNAi)和近期的CRISPR介导的基因组编辑。然而,RNAi和CRISPR介导的基因组编辑经常面临着效率低下和脱靶效应。此外,大多数突变方法并不是可逆的,这是使得人们很难对外表上看似相同的细胞之间经常出现的遗传差异和表观遗传差异进行严格的控制。这些问题能够让基因筛选的可重复性(reproducibility)、解读结果和总体成功复杂化。

近年来,人们对科学可重复性和严密性的重大担忧不断浮现。安进公司(Amgen)、拜耳公司(Bayer)以及可重复性计划(The Reproducibility Initiative)都无法重复很多引人注目的癌症研究结果。确实,在两个不同的实验室中,对相同的细胞系开展的实验会产生不同的结果并不是罕见的。由于各种原因,这些不一致性就会产生。无论如何,不可复制的结果会浪费金钱、损害科学和科学家的信誉,延缓或取消这方面取得的进展,包括开发有效的疗法。

【6】Nature:重磅!构建出潜能性比胚胎干细胞和诱导性多能干细胞更强的干细胞系

doi:10.1038/nature24052

在一项新的研究中,来自中国、美国、英国、日本和澳大利亚的研究人员首次在小鼠中构建出潜能扩展性干细胞(Expanded Potential Stem Cells, EPSC),它们比当前的干细胞系具有更大的发育潜力。这些干细胞具有发育中的胚胎内的最初细胞的特征,而且能够发育成任何一种细胞类型。相关研究结果于2017年10月11日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Establishment of mouse expanded potential stem cells”。

干细胞能够分化为其他的细胞类型,而且现存的干细胞系对发育、疾病和治疗研究已经非常有用。然而,两种当前可用的干细胞系---胚胎干细胞(ESC)和诱导性多能干细胞ipsC)---具有某些限制。目前,它们还不可能分化为每种细胞类型,因此在产生某些细胞类型时,它们被排除在外。

为了发现用于研究和再生医学的新型干细胞,这些研究人员开发出一种培养处于发育最早阶段---在此时,受精卵仅分裂为4或8个细胞,仍然被认为具有一些全能性(即分化为所有细胞类型的能力)---的细胞的方法。他们猜测相比于从大约100个细胞阶段(即胚泡期)获得的ESC相比,这些细胞应当接受更少的编程。他们在一种特殊的抑制关键的发育信号和通路的培养条件下培养这些早期的细胞。

【7】Stem Cell Rep:利用胚胎干细胞获得更多β细胞

doi:10.1016/j.stemcr.2017.08.009

β细胞能够向血液中释放胰岛素,而患有1型糖尿病的病人体内几乎不存在β细胞,免疫系统对β细胞的异常攻击是1型糖尿病患病的主要原因。胰岛素能够在血糖水平较高时调节控制血糖,糖尿病患者需要注射胰岛素来帮助控制血糖水平。

科学家们一直在寻找制备β细胞的方法,希望能够将人工制备的β细胞移植到糖尿病患者体内来调节血糖水平。

最近来自哥本哈根大学和诺和诺德制药公司的研究人员共同在国际学术期刊Stem Cell Reports上发表了一篇文章,该研究为如何利用人类胚胎干细胞获得更多β细胞提供了更好的见解。

“目前科学家们已经可以将干细胞诱导分化成类似β细胞的细胞类型,而我们的研究则表明现在所使用的方法制备出的细胞更像是α细胞,不过这仍然帮助我们进一步理解了该如何将干细胞诱导成β细胞。事实上,我们也证明了干细胞可以沿着不同的路径进行发育,最终产生同一种类型的β细胞。”诺和诺德干细胞生物学研发中心的Anne Grapin-Botton教授这样说道。

【8】Nature:重磅!一些人胚胎干细胞系发生癌症相关突变

doi:10.1038/nature22312

根据一项新的研究,在用于基础研究或临床开发的140种人胚胎干细胞系当中,5种人胚胎干细胞系在肿瘤抑制基因TP53上获得突变。其中的两种人胚胎干细胞系H1和H9已用于人体中,不过还没有证据证实它们在受者体内导致癌症产生。相关研究结果于2017年4月26日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Human pluripotent stem cells recurrently acquire and expand dominant negative P53 mutations”。

论文共同通信作者、美国哈佛大学研究员Kevin Eggan在新闻稿中说道,“我们的发现表明在产生干细胞和将它们用于下游的疗法开发期间,还应当进一步开展一系列质量控制检查。幸运的是,这些基因检查能够轻松地利用精确的、灵敏的、越来越廉价的测序方法加以执行。”

Eggan团队在基因TP53上发现的6个突变影响p53蛋白的DNA结合区域。这个结合区域经常在人癌症中受到破坏。

【9】Stem Cell Rep:科学家成功将胚胎干细胞转化成为甲状腺细胞

doi:10.1016/j.stemcr.2016.12.024

近日,一项刊登于国际杂志Stem Cell Reports上的研究报告中,来自波士顿大学医学院的研究人员通过研究,成功利用遗传修饰化的胚胎干细胞再生出了甲状腺细胞,同时研究人员也首次利用基于人类干细胞的相似步骤来更好地模拟甲状腺疾病来更好地理解甲状腺疾病的发病原因,并未开发新型疗法提供一定思路。

在美国,甲状腺疾病影响着大约10%的人群健康,甲状腺疾病包括格雷夫斯氏病和桥本病,其会导致甲亢或甲状腺功能减退、甲状腺结节、甲状腺肿或癌症发生。

研究人员对实验室中培养的小鼠胚胎干细胞进行工程化操作使其能够表达一种特殊基因:Nkx2-1,该基因对于甲状腺发育非常重要,随后当研究人员短暂开启/关闭Nkx2-1基因时,他们通过多个步骤来指导胚胎干细胞,结果发现,在一个非常狭窄的时间范围内,开启Nkx2-1的表达就能够将大部分胚胎干细胞转化成为甲状腺细胞。

【10】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。(生物谷Bioon.com)

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