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干细胞研究最新进展(第4期)

来源:本站原创 2018-10-02 19:08

2018年10月2日/生物谷BIOON/---近期,干细胞研究取得重大的进展。基于此,小编梳理了一下生物谷最新报道的干细胞方面的新闻,供大家阅读。

1.Nature:因存在混乱,应停止使用术语间充质干细胞
doi:10.1038/d41586-018-06756-9


根据2018年9月26日发表在Nature期刊上的一篇标题为“Clear up this stem-cell mess”的评论文章,2017年科学期刊使用“间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC)”发表了3500多篇论文。这个术语最初描述来自骨髓的细胞,但是它的使用已扩展到包含来自不同组织的多种类型的具有不同多能性水平的细胞。这些作者们认为,问题在于MSC并不总是被明确界定,这导致了科学界的混乱,以及企业利用公众的误解推销可疑的基于细胞的治疗方法。
图片来自Steve Gschmeissner/SPL。

美国凯斯西储大学生物学家Arnold Caplan于1991年使用了MSC术语来描述从骨髓基质中分离出的干细胞,这些干细胞能够产生骨骼和软骨。他们写道,从那时起,研究人员就已从许多其他组织中分离出间充质干细胞(MSC),并在体外将它们分化为肾细胞、肝细胞、心脏细胞和神经细胞。

到20世纪90年代末,科学家们一直在使用术语MSC来描述从骨骼、脂肪和其他组织的基质区室中分离出的任何类型的细胞,这些细胞能够粘附在塑料培养皿上并在体外分化成其他的细胞类型。但是科学家们难以让这些细胞在体内分化,这让人们对它们的治疗能力产生了质疑。

2006年,国际细胞疗法协会(International Society for Cellular Therapy)会议上的一个工作组发布了一份立场声明,建议科学界使用词语多能性间充质基质细胞(multipotent mesenchymal stromal cell)代替间充质干细胞(MSC),除非MSC真地能够在体内自我更新并分化成特定的细胞类型,这才是确定干细胞的公认标准。

2.Nature:重磅!血液中的一种神秘的干细胞有助于修复受损血管
doi:10.1038/s41586-018-0552-x


在此之前,科学家们认为胚胎中的新血管仅在内皮细胞---位于血管内壁的重要细胞---发生分裂时才会产生。血管的生长和修复是治疗心脏病和循环系统疾病(比如冠心病和外周动脉疾病)的主要目标,在这些疾病中,血管会受损。

在一项新的研究中,来自英国伦敦大学学院的研究人员发现血液中的干细胞能够产生内皮细胞,而且所产生的内皮细胞能够添加到血管壁中,而且血液中这种独特的干细胞来源有助于血管在生长中的胚胎内形成。相关研究结果于2018年9月26日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Erythro-myeloid progenitors contribute endothelial cells to blood vessels”。

这些研究人员使用荧光标记来追踪这种被称作红系骨髓祖细胞(erythromyeloid progenitor, EMP)的干细胞的命运。已知这些细胞会产生红细胞和某些类型的免疫细胞。在培养皿中培养的EMP干细胞也会产生内皮细胞。对在母体子宫中自然生长的小鼠而言,EMP干细胞也会产生内皮细胞,并且它们继续存在于血管内壁直到成年时。

3.Science:重磅!将人干细胞植入到人造小鼠卵巢中产生人卵子前体细胞
doi:10.1126/science.aat1674


在一项新的研究中,来自日本多家研究机构的研究人员利用人类干细胞成功地在人工小鼠卵巢内部产生了人卵原细胞(oogonia)。相关研究结果于2018年9月20日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro”。在这篇论文中,他们描述了他们的研究和未来的计划。

作为生殖研究的一部分,科学家们一直在努力实现利用干细胞制造人类卵子的目标--做到这一点将让那些不能自然产生卵子的女性以另一种方式制造它们。但是实现这一目标一直是一条艰难的道路。研究人员面临着道德和生物挑战。但是,尽管存在这些困难,过去的研究工作已表明,利用干细胞制造小鼠卵子并用小鼠精子加以受精是有可能实现的。这项新研究取得的成功表明着在人类中做同样的事情也是可能的,不过到目前为止,还没有人能够圆满完成。在这项新的研究中,这些研究人员取得了一项里程碑突破:利用植入到非常类似于小鼠卵巢的人工小鼠卵巢中的人类干细胞制造出人类卵子的前体细胞。

这些研究人员报道,他们的工作始于利用经过验证的技术将人血细胞转化为诱导性多能干细胞(iPS细胞)。接下来,他们使用胚胎细胞构建出了非常类似于小鼠卵巢的人工小鼠卵巢。之后,他们将这些iPS细胞植入到人工小鼠卵巢中,让它们孵育数月。他们报道,最终,这些ips细胞生长成处于不同生长阶段的具有卵母细胞特异性特征的物质,即人卵子的前体细胞。他们还报道,他们计划继续开展他们的研究,希望将他们的卵原细胞发育成卵子。他们还有计划涉及做同样的事情以便制造出精子。

4.Stem Cell Rep:调控肾脏发育关键信号在癌症发生过程中发生变异
doi:10.1016/j.stemcr.2018.08.012


目前,肾脏疾病的唯一治疗方法是透析和移植,但由于供体器官不足且治疗费用昂贵,因此肾脏疾病的死亡率高于大多数癌症。开发新的肾病诊断和治疗方法需要了解调节肾脏发育的机制。对此,赫尔辛基大学最近的研究取得了重大进展。研究人员发现参与癌症发生的MAPK信号途径同时参与了肾脏的发育过程。

MAPK途径介导细胞响应胞外生长因子刺激,并且对基因的转录产生调控作用。在细胞质中,它调节许多不同蛋白质的活性。在最近发表在《Stem Cell Reports》杂志上发表的研究中,作者发现MAPK活性不仅是肾单位祖细胞正常增殖和分化所必需的,而且还介导了与周围肾祖细胞相互作用。

5.Science子刊:我国第四军医大学研究人员在人体临床试验中证实利用来自乳牙的干细胞可再生牙髓组织
doi:10.1126/scitranslmed.aaf3227


有时候孩子会摔倒,他们的牙齿遭受重击。将近一半的儿童在童年时遭受牙齿损伤。当这种损伤影响未成熟的恒牙(permanent tooth)时,它会阻碍血液供应和牙根发育,从而导致 “死”牙。到目前为止,标准的治疗方法需要开展根尖诱导形成术(apexification)来促进进一步的牙根发育,但它并不能替换因牙齿损伤而失去的组织,即便在最好的情况下,它也会导致牙根异常发育。

在一项新的临床研究中,来自中国第四军医大学的研究人员和美国宾夕法尼亚大学的研究人员指出遭受这类损伤的儿童存在着一种更加有前途的治疗方法:使用从他们的乳牙(baby tooth)中提取出的干细胞。相关研究结果近期发表在Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Deciduous autologous tooth stem cells regenerate dental pulp after implantation into injured teeth”。论文通信作者为第四军医大学的金岩(Yan Jin)和宾夕法尼亚大学的Songtao Shi。论文第一作者为第四军医大学的Kun Xuan、Bei Li、Hao Guo和Wei Sun。
图片来自University of Pennsylvania。

这项在中国开展的I期临床试验招募了40名儿童患者,其中每个儿童都有一颗恒切牙(permanent incisor)受损而且仍然有乳牙。30名儿童患者接受hDPSC治疗,剩下的10名儿童患者接受对照治疗,即根尖诱导形成术。那些接受人乳牙牙髓干细胞(human deciduous pulp stem cell, hDPSC)治疗的儿童患者具有由从健康乳牙中提取出的hDPSC形成的组织。这些来自牙髓的hDPSC可在实验室培养条件下增殖,所形成的细胞被植入到受损的恒切牙中。

在后续的随访研究中,这些研究人员发现相比于对照组儿童患者,接受hDPSC治疗的儿童患者具有更多的体征表明他们具有健康的牙根发育和更厚的牙本质(dentin),即牙釉质下方的牙齿的坚硬部分,而且他们的血流量也增加了。

6.Stem Cell Rep:重磅!科学家鉴别出决定细胞命运的干细胞特性
doi:10.1016/j.stemcr.2018.08.001


近日,一项刊登在国际杂志Stem Cell Reports上的研究报告中,来自加利福尼亚大学的科学家们通过研究鉴别出了能够影响神经干细胞命运的固有细胞特性,这些特性或许会影响神经干细胞分化称为哪种脑细胞,比如神经元、星形细胞和少突神经胶质细胞等,相关研究结果或能帮助研究人员开发出新方法来预测或控制干细胞的命运,从而更好地应用于人类的移植治疗中。

研究者Lisa A. Flanagan教授表示,神经干细胞常常会因细胞表面表达不同的糖类模式而表现出不同的的命运,这些糖类分子会促进神经干细胞膜的电位特性并最终决定其细胞命运;干细胞能够帮助治疗多种人类疾病,但研究人员却很难确定当这些干细胞被移植到患者机体中后其会转变成为什么细胞类型。当研究者将相同数量的干细胞分别移植到两名患者机体中后,如果干细胞在其中一名患者体内分化称为神经元,而在另一位患者机体中分化为星形细胞后,这两位患者最后的治疗情况会发生明显差异;基于当前研究结果,研究人员就能够预测神经干细胞的分化终点以及其可能的细胞命运,这或许能够增强干细胞移植疗法治疗多种类型疾病的成功率。

在2008年发表的研究成果中,研究人员就发现了一种新方法,能够利用细胞的电位特性来鉴别并且分类具有不同命运的神经干细胞,研究者表示,细胞表面糖类的差异或许就是这些细菌具有不同电位特性的原因。这项研究中,研究人员检测了几种给细胞表面添加糖类分子的通路,结果发现了一种通路能够帮助制造神经元,而另一种通路则能够帮助制造星形细胞,研究人员通过刺激神经干细胞通路,改变细胞电位特性,从而就能够制造更多的星形细胞和较少的神经元细胞这就表明,细胞表面的糖类分子能够控制神经干细胞的命运。

这种通路在移植的细胞和发育中的大脑细胞处于活跃状态,因此当大脑在机体发育过程中形成时,该通路或许就能控制神经干细胞形成星形细胞和神经元。目前研究人员正在检测是否修饰该通路就能改变移植细胞的行为或者发育大脑的形成方式,研究者重点对首先添加糖类分子的细胞内部“机器”进行了研究,以此来观察该过程被调节的分子机制。

7.Stem Cells Dev:大脑类器官的新型培育方法
doi:10.1089/scd.2018.0112


人类大脑类器官生产困难,耗时且昂贵,需要先进的工具和专有技术才能首先产生人类诱导的多能干细胞(iPSCs),这种干细胞能够成为皮肤细胞中几乎任何一种细胞,称为成纤维细胞,然后指导那些ipsC分化成各种相互关联的细胞类型,包括像大脑这样的器官。 加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员在当前在线期刊《Stem Cells and Development》杂志上撰文,描述了一种快速,经济有效的从原代细胞中制造人皮层类器官的方法。

(图片来源:www.pixabay.com)

在新论文中,资深作者Muotri及其同事描述了一种新的,快速且经济有效的方法,可以将个体体细胞直接重新编程为数百个人的皮质类器官。为此,他们压缩并优化了该过程的几个步骤,以便体细胞被重新编程,扩展和刺激,几乎同时形成皮质细胞。 Muotri说,结果是皮质类器官完全从体细胞发育,只需轻微操作。

8.PLoS ONE:干细胞疗法可以治疗儿童脑癌
doi:10.1371/journal.pone.0198596


最近一系列突破性的进展可能会为治疗常见儿童脑癌提供更有效的方法。来自北卡罗来纳大学Lineberger综合癌症中心和UNC Eshelman药学院的科学家们对此报告了早期研究的结果,这些研究表明,从皮肤细胞诱导而来的干细胞可以追踪并释放药物破坏手术后隐藏的成神经管细胞瘤细胞。

此前,来自UNC的Shawn Hingtgen博士等人的临床前研究表明,他们可以将皮肤细胞转化为干细胞,而这种干细胞可以释放药物杀伤恶性脑肿瘤胶质母细胞瘤。在他们发表于《Plos One》杂志上的新研究中,这一方法又被证明对于杀伤成神经管细胞瘤并延长寿命具有显著效果。该研究是开展临床试验的必要步骤,并将确定该方法是否适用于儿童相关癌症的治疗。Hingtgen说,这种方法在帮助更多儿童成神经管细胞瘤患者的同时有望降低治疗的副作用。

在这项研究中,研究人员将皮肤细胞重新编程为干细胞,然后对它们进行基因改造。当改造后的细胞暴露于另一种被称为“前药”的药物时,会对其他细胞产生毒性。实验结果表明,将携带药物的干细胞植入术后大脑中,能够使肿瘤的大小减少15倍,并使小鼠的中位生存期延长了133%。

9.Sci Rep:华人学者发现抗癌新靶标,死死控制脑胶质瘤命门!
doi:10.1038/s41598-018-31864-x


来自弗吉尼亚理工-加利永研究所(Virginia Tech Carilion Research Institute,VTCRI)的研究人员表示一个涉及人体生物节律的基因也许是致命的脑胶质瘤的一个潜在治疗靶标。这项新发现于近日发表在《Scientific Reports》上,题为“Casein Kinase 1 Epsilon Regulates Glioblastoma Cell Survival”,该研究指出一个特殊基因可以很明显地维持肿瘤细胞生存,尽管这个基因通常与生物节律有关。

“我们已经发现抑制这个基因也许可以抑制肿瘤干细胞自我更新并分化成为胶质瘤细胞的能力,而肿瘤干细胞被认为是这类难治疗的癌症的特点之一。”Sheng说道。“尽管在设计一种新疗法之前还需要更多的研究,但是我们这项早期基础研究很有希望。”

Sheng表示在手术、放疗和化疗后就算只有几百个胶质瘤干细胞还存活,这种癌症就会再复发。但是在他们关于癌细胞和小鼠模型的实验中,研究人员发现酪蛋白激酶1家族中的一个成员产生的酶被抑制后,胶质瘤干细胞的增殖就会停止,小鼠身上的肿瘤生长也会受到抑制。

研究人员还发现了证据表明这个酶负责调节胶质瘤干细胞自我更新的速度,而不是控制分化。“抑制这个基因可以有效杀死胶质瘤干细胞。”Sheng说道。Sheng和他的同事还评估了两种商用的抑制酪蛋白激酶1的药物,发现其中之一就有进一步研究成为脑胶质瘤干细胞抑制剂的潜力。

10.Nature:新研究鉴定出混合表型急性白血病的细胞起源和特征性突变
doi:10.1038/s41586-018-0436-0


混合表型急性白血病(mixed phenotype acute leukemia, MPAL)是急性白血病的一种高危亚型。据估计,在美国每年确诊的大约3500例儿童急性白血病病例中,MPAL大约占3%。MPAL也会发生在成年人身上。对MPAL的治疗是非常复杂的,这是因为它具有急性淋巴细胞白血病(ALL)和急性髓细胞白血病(AML)的特征。这些有助于确定治疗方法的特征有时会随着时间的推移或治疗的开展发生变化,而且在某些情况下,这些变化足以将MPAL诊断为AML,反之亦然。
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0436-0。

在一项新的研究中,来自美国圣犹大儿童研究医院的研究人员对MPAL进行有史以来很可能是最为全面的基因组分析。他们采用下一代测序技术---包括全基因组测序、全外显子组测序和RNA测序---对来自儿童MPAL患者的115种白血病样品进行分析。通过这样做,他们鉴定出两种常见的MPAL亚型--- T/M(T/myeloid)MPAL和B/M(B/myeloid)MPAL的细胞起源以及与两种MPAL亚型相关的突变。他们也报道了一些MPAL患者可能从现有靶向疗法---包括靶向酪氨酸激酶FLT3的抑制剂---中获益的证据。FLT3促进白血病细胞生长。相关研究结果于2018年9月12日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“The genetic basis and cell of origin of mixed phenotype acute leukaemia”。

这些研究人员还证实这些突变存在于发育上“未成熟”的血细胞---包括产生所有其他血细胞类型的造血干细胞---中。 这一发现有助于解释MPAL的一种无法解释的特征,即为何MPAL白血病细胞具有骨髓细胞和淋巴细胞的特征。相反,ALL和AML涉及单一类型的骨髓细胞或淋巴细胞。

这些发现提示着MPAL的奠基者突变(founding mutation)发生在血细胞发育的早期,在某些情况下发生在造血干细胞中,从而导致具有骨髓细胞和淋巴细胞特征的急性白血病产生。(生物谷 Bioon.com)

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