9个值得关注的干细胞最新研究成果
1.Nature:中科院潘巍峻课题组揭示一类巨噬细胞引导造血干细胞归巢机制
在造血干细胞由位于发育中的脊椎动物背主动脉(dorsal aorta)内部的内皮细胞产生后,归巢允许这些新生的造血干细胞锚定在它们的壁龛中以便发生进一步的增殖和分化。这种独特的壁龛微环境(niche microenvironment)由多种血管和诸如基质细胞之类的其他壁龛组分组成,并且调节着这个归巢过程。然而,这种壁龛微环境的详细结构和调节造血干细胞归巢的机制仍然是不清楚的。
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0709-7。
在一项新的研究中,中国科学院上海营养与健康研究院研究员潘巍峻(Weijun Pan)及其团队利用先进的实时成像和一种细胞标记系统,对斑马鱼尾部造血组织(相当于哺乳动物的胚胎肝脏)中的造血干细胞归巢进行高分辨率分析,并揭示出血管结构在调节造血干细胞归巢到壁龛微环境中的作用。相关研究结果于2018年11月19日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“VCAM-1+ macrophages guide the homing of HSPCs to a vascular niche”。
潘巍峻团队鉴定出一种称为VCAM-1+巨噬细胞的壁龛细胞体在静脉丛(venous plexus)的内表面上巡逻,以一种依赖于ITGA4的方式与造血干细胞相互作用,并指导造血干细胞归巢到壁龛微环境中。这些称为先导细胞(usher cell)的细胞与尾静脉毛细血管和静脉丛一起确定了造血干细胞在壁龛微环境中的归巢热点区域。更重要的是,这些先导细胞在归巢热点区域附近巡逻,一旦发现造血干细胞来临时,就将它们引导到特定的血管结构中,从而实现造血干细胞归巢到壁龛微环境中。
2.Nature:重大进展!新方法改善干细胞疗法安全性
doi:10.1038/s41586-018-0733-7
将一种细胞疗法从实验室转移到临床需要解决两个重要的问题:它是否是有效的?它是安全的吗?细胞疗法的安全性涉及阻止或降低中使用的细胞产生肿瘤或不想要的组织或者触发可能危及患者健康的免疫反应的风险。
在一项新的研究中,来自加拿大多伦多大学、卢内菲尔德-塔嫩鲍姆研究所(Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute)和英国爱丁堡大学的研究人员通过对干细胞进行编程使得当它们发生有害于患者的突变时就会死亡,从而改善了干细胞疗法的安全性。开发出“安全细胞(safe cell)”是实现细胞疗法广泛应用的关键一步。相关研究结果于2018年11月14日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Linking a cell-division gene and a suicide gene to define and improve cell therapy safety”。论文通讯作者为多伦多大学妇产科教授和卢内菲尔德-塔嫩鲍姆研究所高级研究员Andras Nagy。
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0733-7。
Nagy团队到了一种方法来预测产生具有潜在危险的性细胞的几率,并通过基因编辑来降低这些几率。经过基因编辑的细胞具有一个拼接到DNA中的自杀基因(HSV-TK),这个自杀基因直接连接到细胞分裂和存活所必需的一个基因(CDK1)上。如果检测到有害突变,那么使用一种小分子药物就能够阻止这些细胞发生分裂和造成伤害。它们也是隐形的,也就无需进行免疫抑制。
3.Nature:重磅!日本科学家在全球首次利用ips细胞帕金森病患者
doi:10.1038/d41586-018-07407-9
将来自皮肤等身体组织的细胞进行重编程可让它们返回到一种多能的胚胎样状态,因而能够分化为其他的细胞类型。所产生的重编程细胞称为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPS细胞, iPSC)。日本神经外科医生首次将iPS细胞植入到帕金森病患者的大脑中。这只是利用ips细胞开展临床试验所要的第二种疾病。
日本京都大学的科学家们利用一种技术将ips细胞转化为产生神经递质多巴胺的神经元的前体
细胞,即多巴胺前体细胞(dopamine precursor cell)。在帕金森病患者中,产生多巴胺的神经元短缺会导致颤抖和行走困难。
2018年10月,京都大学医院神经外科医生Takayuki Kikuchi将240万个多巴胺前体细胞植入到一名50多岁的患者的大脑中。在3小时的过程中,Kikuchi及其团队让这些多巴胺前体细胞聚集到12个称为多巴胺活性中心(dopamine activity centre)的位点中。Takahashi 说,“这名患者表现良好,到目前为止没有出现重大不良反应。”该团队将观察他六个月,如果没有出现并发症,将在他的大脑中植入另外240万个多巴胺前体细胞。
该团队计划在2020年底之前再6名帕金森病患者,以便测试这种技术的安全性和有效性。
编程课的作用和意义4.Cell:辅助性T细胞竟调节肠道干细胞的自我更新和分化
doi:10.ll.2018.10.008
在一项新的研究中,来自美国布罗德研究所等研究机构的研究人员宣布他们检测到一部分肠道干细胞与生活在肠道中的辅助性T细胞(Th细胞)之间存在一种新的交谈形式。他们发现
这些肠道干细胞产生MHC II,即一种允许免疫细胞与其他细胞之间交谈的表面蛋白复合物 ,所产生的MHC II会激活Th细胞。最后,他们发现这些肠道干细胞也对附近的Th细胞产生的细胞因子作出反应。相关研究结果于2018年11月1日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“T Helper Cell Cytokines Modulate Intestinal Stem Cell Renewal and Differentiation”。
图片来自Cell, doi:10.ll.2018.10.008。
然而,肠道干细胞如何作出反应取决于它们接收到的细胞因子信号类型。与炎症相关的细胞因子促进肠道干细胞开始分化---产生在肠道内壁中发现的不同细胞类型,这可能有助于肠道组织对损伤或感染作出反应。相比之下,肠道干细胞对起调节作用的细胞因子作出反应 ,在感染清除后通过自我更新协助降低免疫反应。这可能有助于肠道在修复后补充和维持它的肠道干细胞库。
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