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近期干细胞领域突破性研究进展一览
  发布时间:2017/6/1  点击:1313
【1】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。

【2】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。”

【3】Cell Stem Cell:科学家开发出新型组合疗法成功追踪干细胞成熟的过程及机制
doi: 10.1016/j.stem.2017.04.003
成体干细胞能够转化成为许多类型的细胞,但研究人员却很难在活体动物体内成功追踪单一干细胞成熟的路径,并且鉴别出诱发重大命运决策的分子,近日来自加利福尼亚大学的研究人员通过将单细胞RNA测序技术同详细的统计分析相结合后,很容易地就对对鼻子中的单一干细胞成功地进行了追踪,未来科学家们或许有望帮助恢复嗅觉缺失患者的嗅觉,相关研究刊登于国际杂志Cell Stem Cell上。
研究者John Ngai教授表示,干细胞的任务是双重的,随着时间替换或者重建成熟细胞,也就是正常老化以及损伤的细胞,从而来维持机体的正常的生命活动过程;目前我们即将能够理解嗅觉干细胞产生成熟感觉神经元的机制,这对于开发干细胞疗法来治疗疾病或许意义重大。目前在50岁以上的人群中,大约有四分之一人群都患有嗅觉缺失的疾病,然而研究人员并不清楚引发嗅觉缺失的原因,当然也并没有疗法有效治疗这种疾病,甚至都没有能够对患者进行诊断的标准测试手段。

【4】Stem Cells  Dev:重磅!首次在脑卒中后的人类大脑中发现缺血诱导性多能干细胞的存在
doi:10.1089/scd.2016.0334
最近,发表在国际杂志Stem Cells and Development上的一篇题为“Identification of Multipotent Stem Cells in Human Brain Tissue Following Stroke”的研究报告中,来自日本兵库医科大学的研究人员通过研究发现,在人类大脑经历中风诱导的缺血性损伤后,机体中就会产生特殊的干细胞进行分化成熟并且形成神经元细胞,来帮助修复大脑的损伤。
本文研究中,研究者首次在脑卒中患者进行治疗期间所移除的大脑组织中发现了缺血诱导干细胞的存在(iSCs)。研究者Kotaro Tatebayashi等人也首次在临床报告中描述了他们如何在脑卒中患者大脑中分离到缺血诱导干细胞;这些干细胞位于包含神经元的大脑区域的血管附近,其往往会因为中风相关的大脑缺氧而死亡。


【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】Nat Commun:永生化干细胞将为我们提供源源不断的血液

doi:10.1038/ncomms14750
研究者们最近开发出了一种永生化的干细胞系,这种细胞系能够帮助无限制地生产血红细胞以供使用。
如果这些人工化的血红细胞能够进入临床阶段,那么它将会比目前使用的,来自于捐献者的血红细胞产品更加有效;另外,这一技术也能够满足稀有血红细胞类型的患者的需求。
这一想法并不是仅仅利用永生化的干细胞代替供体的血细胞,对于常规的血液传输来说,捐献者的血液依旧十分重要。然而,从供体的血液中富集血红细胞十分困难,1500万毫升的血液才能够勉强满足患者的需求,尤其对于患有镰刀型红细胞贫血症患者来说尤为如此。
过去,研究者们曾经尝试利用捐献者的干细胞直接转化为成熟的血红细胞以备使用。这一技术确实能够使用,但效率极低。

【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】Nat Cell Biol:研究揭示造血干细胞的形成过程!
doi:10.1038/ncb3508
像私人侦探一样,St. Jude儿童研究医院的研究人员使用视频监控工具发现了促进血细胞发育的细胞。
这项发现为在实验室创造造血干细胞提供了线索,最终可能有助于改善骨髓移植现状。“这项研究可能为干细胞生物学和血液发育学研究提供了新途径,也为实验室骨髓干细胞移植提供了线索。”St. Jude儿童研究医院血液科助理研究员、论文通讯作者Wilson Clements博士说道。这项研究于近日发表在Nature Cell Biology上。
造血干细胞可以产生体内任何种类的血细胞。它还被用于移植治疗白血病等癌症及其他血液疾病,它还开始用于基因治疗领域。但是缺乏合适的供体使得造血干细胞移植数量有限,同时在实验室中使用多能干细胞造血的努力一直没有成功。
所有的造血干细胞在出生前形成,来源于发育中的动脉血管内壁的某些内皮细胞。但是这个过程并没有完全研究清楚。


【9】Cell Rep:科学家成功将干细胞转化成为用于产生骨骼肌等组织的前体细胞
doi:10.1016/j.celrep.2017.01.040
近日,一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中,来自加州大学洛杉矶分校的研究人员通过研究发现,将参与机体发育的信号分子(特殊蛋白)同人类干细胞进行合适混合就能够诱导人类干细胞成为体节样(somites)的细胞,在发育的胚胎中,这些体节细胞就能够产生骨骼肌、骨质组织以及软骨组织;在实验室中,这些在培养皿中生长的体节细胞就有潜力生长成为上述类型的细胞。
多能干细胞能够在机体中转化成为任何一种类型的细胞,但研究人员想通过尝试来引导这些干细胞产生特定的组织,比如肌肉组织等;在发育的人类胚胎中,肌细胞同脊椎和肋骨的骨质及软骨一样,都源于名为体节的细胞簇。研究人员通过研究阐明了体节在动物机体的发育机制,同时他们鉴别出了一种对体节发育非常重要的特殊分子,但当研究人员尝试利用这些分子来诱导人类干细胞产生体节细胞时,整个过程并没有表现出一定效力。


【10】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。(来源:生物谷)
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