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多篇重磅研究成果揭示科学家们如何利用干细胞疗法对抗各种疾病!

发布时间:2019-07-05浏览次数:




近日,一项刊登在国际杂志Chemical Science上的研究报告中,来自布里斯托大学通过研究在世界上首次开发出了一种新方法,将干细胞直接引导到心脏组织中,这或许有望从根本上改善心血管疾病患者的治疗手段。

图片来源:University of Bristol

这项研究中,研究人员通过研究开发了一种新方法克服上述问题,即利用特殊的蛋白修饰干细胞使其能够回到心脏组织中。研究者Adam Perriman博士表示,在再生细胞疗法的帮助下,我们能够在患者心脏病发作后对其实施救治,然而细胞很少会到达我们希望它们去的地方,我们的研究目的就是利用这种新技术对细胞膜进行重新改善,以便当其被注射后能够"归巢"到特定的组织中去。

Perriman博士补充道,我们的研究表明,感染性细菌的心脏归巢特性能够转移到人类干细胞中,通过对小鼠模型进行研究后我们发现,设计出的粘附素蛋白能够自发地插入到干细胞的质膜中,同时还不会产生毒性,随后就能够指导这些修饰的细胞进入到受损的心脏中,文章中,研究人员首次将感染性细菌的靶向特性转移到了哺乳动物的细胞中,该技术未来有望治疗英国700万心脏病患者;后期研究人员还将基于本文研究结果,深入研究开发出更多治疗心脏病的新型疗法。


【2】Cell Stem Cell:干细胞疗法有望治疗早产儿肠道发育不全


DOI:10.1016/j.stem.2019.04.018.

过早出生的婴儿经常面临严重的医疗挑战,包括未充分发育或患病的肠道。虽然肠道移植能够让一些患者受益,但许多婴儿太小而无法承受这个过程。美国洛杉矶儿童医院外科医生Tracy Grikscheit博士是组织工程领域的领导者---利用干细胞培养肠道。

这篇文章是由Grikscheit博士及其同事们(作为INTENS的一部分)撰写的。INTENS是一个欧洲联盟,致力于通过组织工程治疗儿童肠道功能衰竭的研究。组织工程是在实验室中利用干细胞培养新组织的过程。这篇论文描述了科学家们取得的进展以及他们在为患者提供干细胞治疗方面所面临的挑战。

图片来源:Dr. Grikscheit, Children's Hospital Los Angeles

干细胞具有分化为任何细胞类型的能力,这使得使它们成为器官修复的理想起始材料。这篇文章讨论了干细胞可能潜在地治疗具有肠道问题的婴儿的两种主要方式。干细胞既可以从患者自己的肠道取出,也可以从现成的经改造后可培养肠道组织的干细胞中获取。这两种途径对患者都有各自的优势,采取哪种类型的治疗可能取决于每个婴儿所面临的病情。

【3】Nat Chem Biol:干细胞疗法有望进入新纪元!科学家开发出新型"细胞重编程"技术!


DOI:10.1038/s41589-019-0264-z

近日,一篇发表在国际杂志Nature Chemical Biology上的研究报告中,来自科克大学的科学家们通过研究对诺贝尔奖获得者-山中伸弥教授开发的"细胞重编程"方法进行了改进,使得细胞能够在较短时间内以较高的成功率产生;"细胞重编程"的方法能够获得多潜能细胞,类似于我们熟知的存在于胚胎早期阶段的细胞,由于这些细胞能通过转化机体自身现有的细胞(比如皮肤细胞等)来获得,因此其被称之为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,ips)。

用于将Yamanaka因子转移到皮肤细胞中的病毒有时候会将自身插入到染色体的任意部分,这就让研究者Tamer Onder等人开始调查利用特殊的化学物质来代替病毒,在经过有针对性的实验后,研究者观察到,两种化学物质在将皮肤细胞转化成为干细胞上似乎能够产生预期的效果,这意味着四种Yamanaka因子中的两个因子不再成为必要的因子了;而且利用携带两个因子的方法来代替四个因子能够将细胞重编程的时间缩短至大约1周时间,而且成功率还能够提高到10倍。


【4】Exper Biol Med:中国科学家新成果!有望开发出治疗2型糖尿病和肥胖症的新型干细胞疗法!


DOI:10.1177/1535370219839643

近日,一项刊登在国际杂志Experimental Biology and Medicine上的研究报告中,来自北京第九人民医院和北京交通大学医学院的研究人员通过研究有望开发一种治疗肥胖和2型糖尿病的新疗法,文章中,研究者表示,通过移植脂肪组织衍生的间充质干细胞或能改善动物模型机体的代谢平衡并降低验证表现。

当前研究中,研究人员对高脂肪饮食喂食的小鼠进行研究,评估了ADSCs改善机体胰岛素耐受性的能力,接受ADSCs的高脂肪饮食喂食小鼠表现出了血糖水平的下降及胰岛素敏感性的增加;更重要的是,这些保护效应的产生或许是机体骨骼肌和脂肪组织炎症的抑制剂葡萄糖摄入的增加所致,相关研究结果表明,ADSC的移植能够通过多种机制来改善高脂肪饮食喂食小鼠机体的葡萄糖耐受和代谢平衡。研究者Wang说道,我们发现,神经调节蛋白(neuregulin)的过表达能够改善ADSCs在改善胰岛素耐属性和其它肥胖相关代谢性障碍上的效率,其或有望作为一种新型治疗手段来治疗肥胖、胰岛素耐受性和2型糖尿病。

【5】Nat Cell Biol:最新干细胞研究有助于开发再生医学疗法


DOI:10.1038/s41556-019-0333-2

一种新方法使研究人员能够创建猪和人类细胞的扩增潜能干细胞(EPSC)。这些干细胞具有发育中胚胎中最早的细胞的特征,并且可以发育成任何类型的细胞。这项研究发表在今天(6月3日)的《Nature Cell Biology》杂志上,这是科学家第一次能够从早期猪胚胎中获得干细胞。家猪因其与人类的遗传和解剖学相似性而具有很大的生物医学研究潜力,包括相似的器官大小。能够遗传修饰猪干细胞也将有益于动物健康和食物生产。

图片来源:Nature Cell Biology

EPSCs来自最早发育阶段的培养细胞,当受精卵仅分成4或8个细胞并且细胞保留一些全能性 - 产生所有细胞类型的能力。"这些EPSC干细胞具有发育效力,这在传统胚胎或诱导多能干细胞中并不常见。他们有可能产生所有胚胎和胚胎外细胞系 - 包括胎盘和卵黄囊细胞系,将发育时钟转变为最早的细胞类型。这些细胞将使研究人员能够研究早期胚胎发育,流产和发育障碍。"第一批EPSC于2017年创建,当时该小组在小鼠的早期发育过程中针对关键的分子途径。在这些最早的胚胎发育阶段,哺乳动物物种非常相似,细胞就像一张白纸。这项研究表明,有可能使用相同的方法创建人类EPSC。

【6】Nature:重大进展!28天内在体外将造血干细胞的数量扩大900倍,让无需接受调理治疗的造血干细胞移植成为可能


DOI:10.1038/s41586-019-1244-x

在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学和日本东京大学等研究机构的研究人员可能破解了在没有放疗和化疗的情况下进行干细胞移植和基因治疗的密码。

这些研究人员证实在不首先消除受者自身干细胞群体的情况下,成功地将大量体外培养的造血干细胞移植到小鼠体内是有可能的。如果这种技术也适用于人类,那么它可能在移植前让数千名患有血液疾病或免疫疾病的患者免受严格的放疗或化疗方案。它还可能允许临床医生利用患者自己的经过基因校正的干细胞进行基因治疗。

Nakauchi说道,"扩大造血干细胞的数量一直是干细胞领域的最高目标。当某些东西不起作用时,人们往往会认为缺少了某些东西。但是,我们决定通过清除常规培养系统中的所有杂质来尝试一种相反的方法,同时还优化促进造血干细胞自我更新的其他方面。"这些研究人员还用聚乙烯醇替代了一种可能受到污染的血液蛋白---血清白蛋白。聚乙烯醇是一种水溶性合成化学物质,经常用于生物医学研究。

对这些细胞培养方式的这些修改使得这些研究人员能够利用仅50个起始细胞产生足够的造血干细胞用于移植。虽然其中的一些造血干细胞确实在培养中发生分化,但是在整个培养期间,更多的造血干细胞仍然保持它们的干细胞特性。Nakauchi说,"这些原始的50个细胞在28天内增加了大约8000倍。其中,每35个细胞中就有一个仍然是功能性的造血干细胞。"

这些研究人员估计,原始样本中的造血干细胞数量增加了200~900倍,这是前所未有的扩大水平。当他们将新培养的细胞移植到未经过调理治疗的小鼠体内时,这些小鼠产生来自供者造血干细胞和它们自身造血干细胞的血液细胞和免疫细胞,这就证实这些供者细胞已经定植并保持功能。

【7】PNAS:重大进展!发现胎盘干细胞能够再生心脏,有望开发出新型干细胞疗法来治疗心脏病


DOI:10.1073/pnas.1811827116.

-在一项新的研究中,来自美国西奈山伊坎医学院的研究人员证实在动物模型中,来自胎盘的称为Cdx2细胞的干细胞能够在心脏病发作后再生健康的心脏细胞。这些研究结果可能代表了一种再生心脏和其他器官的新疗法。

这项新研究旨在确定哪种类型的干细胞能够让心脏细胞再生。这些研究人员首先研究了Cdx2细胞,这是之前鉴定出这种混合的干细胞群体中最为常见的干细胞类型,结果发现它们占来自胎盘的有助于心脏再生的干细胞比例最高(40%)。

图片来源:Nature

为了测试Cdx2细胞的再生特性,这些研究人员在三组雄性小鼠中诱发了心脏病发作。第一组接受来自终末妊娠小鼠胎盘的Cdx2干细胞处理,第二组接受不表达Cdx2的胎盘细胞处理,第三组作为对照接受盐水处理。他们使用磁共振成像技术在诱导心脏病发作后立即分析所有小鼠,并且在诱发心脏病发作后接受细胞或生理盐水处理3个月后再次分析这些小鼠。他们发现,Cdx2干细胞处理组中的每只小鼠在心脏健康组织方面都有明显的改善和再生。到三个月时,这些干细胞直接迁移到心脏受损部位,并且形成新的血管和新的心肌细胞(跳动的心肌细胞)。注射生理盐水和非Cdx2胎盘细胞的小鼠发生心力衰竭,而且它们的心脏并未出现再生的证据。

这些研究人员注意到Cdx2细胞的另外两个特性:它们除了具有胚胎干细胞的所有蛋白,还具有其他的蛋白,这使得它们能够直接迁移到损伤部位,这是胚胎干细胞无法做到的事情,而且它们似乎避免了宿主免疫反应。当将来自胎盘的Cdx2细胞注射到另一只动物中时,宿主免疫系统并不排斥它们。

【8】Cell Stem Cell:利用干细胞首次制备"血脑屏障"芯片"


DOI:10.1016/j.stem.2019.05.011

内格夫本古里安大学(BGU)和洛杉矶Cedars-Sinai医学中心的研究人员首次创造了一种含有干细胞的人类血脑屏障(BBB)芯片,用于开发个性化医疗和研究脑部疾病的新技术。用于开发个性化医疗和研究脑部疾病的新技术。这项新研究发表在Cell Stem Cell杂志上。

在这项研究中,研究人员将从个体收集的血细胞重编程成为干细胞(称为诱导多能干细胞),可以产生任何类型的细胞。之后,作者将细胞置于微流体BBB器官芯片上,其尺寸大约为AA电池,其中包含细小的空心通道,内衬有数万个活细胞和组织。重建了功能性的BBB芯片具有类似于人体真实的功能特性,包括阻止某些药物的进入等。


【9】Stem Cells:新技术或能利用几毫升血液制造大量干细胞 有望开发出心血管疾病潜在疗法


DOI:10.1002/stem.2936

近日,一项刊登在国际杂志Stem Cells上的研究报告中,来自贝尔法斯特女王大学的科学家们通过研究有望开发出治疗血管和糖尿病相关的心血管疾病的新型疗法。文章中,研究人员开发了一种新技术,其能利用少量血液样本在短时间内产生大量干细胞,随后这些干细胞能够替代血管内损伤的细胞,这种疗法有望抑制糖尿病患者多种血管相关的并发症,包括心脏病发作、肾脏疾病和失明等。

本文研究中,研究人员重点对治疗血管疾病的干细胞进行研究,他们还能利用同样的过程来产生用于分化成多种器官的干细胞,包括大脑和肾脏等。研究者发现,激活干细胞中一种名为内皮特异性分子1(ESM1,Endothelial Specific Molecule 1)的特殊基因或能增强新生内皮细胞的产生和功能,这种新生的内皮细胞在多种血管疾病发生过程中扮演着关键角色。

在细胞治疗过程中,通过移植健康的内皮细胞就能修复血管损伤,研究者Alan Stitt说道,通过开发新技术,我们就能够很容易地产生干细胞来进行移植替代损伤的血管内皮细胞,激活ESM1基因就能改善内皮细胞的产生和功能,从而逆转损伤的细胞,修复损伤的内皮细胞也能够有效阻断疾病的进展,并有效抑制相关并发症的发生。最后研究者表示,虽然不能适用于所有心血管疾病(比如冠状动脉疾病),但细胞移植疗法依然具有巨大潜力,如今研究者知道如何产生并改善受损细胞的功能,同时他们也重点关注对对药物的筛选来寻找能够改善患者内皮细胞受损的新型药物,最终或有望改善数百万患者的生活质量。

【10】PLoS Genet:毛囊干细胞具有修复小鼠受损神经元的潜力


DOI:10.1371/journal.pgen.1008034

马里兰大学医学院的Thomas Hornyak及其同事在最近发表在《PLOS Genetics》上的一项新研究中表明,一群特殊的毛囊干细胞有可能再生使小鼠神经元被隔离的涂层,这项研究为寻找某些神经退行性疾病的治疗方案提供了一个新的方向。

图片来源:PLOS genet

在目前的研究中,他们发现可以根据是否被一种名为CD34的糖蛋白包裹来识别并分离这两组黑素细胞干细胞。CD34是一种表面分子,存在于包括血液干细胞在内的其他类型的干细胞上。研究人员从小鼠毛囊中分离出两组黑素细胞干细胞,并在培养皿中培养。他们惊奇地发现,携带CD34的细胞变成了胶质细胞。在神经系统中,神经胶质细胞会使神经元上覆盖着一层叫做髓鞘的脂肪绝缘层,它能加快神经冲动的传播速度。

此外,研究人员还发现,CD34阳性的干细胞可以在培养的细胞和基因缺陷无法形成髓鞘的小鼠体内再生神经元上的髓鞘。这项新的发现表明,毛囊中CD34阳性的黑素细胞干细胞的囊袋保留了一些早期的功能。如果在人类毛囊中也存在类似的群体,他们就有可能用于开发出治疗神经损伤和脱髓鞘疾病(如多发性硬化症)的新疗法。


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