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干細胞領(lǐng)域突破性研究TOP10


2015年7月份,Cell Stem Cell雜志刊登了來(lái)自澳大利亞哈德遜醫學(xué)研究中心Courtney McDonald教授題為"干細胞**在臨床病例中的應用:進(jìn)展與挑戰"的綜述性文章,文章中,研究者就目前干細胞**方法在歐洲,加拿大,新西蘭等國家的臨床應用中所取得的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結,同時(shí)也對干細胞療法在未來(lái)發(fā)展中可能遇到的挑戰進(jìn)行了展望。
如今,科學(xué)家們已經(jīng)可以在體外利用各種類(lèi)型細胞進(jìn)行多能干細胞的誘導,來(lái)自德國的科學(xué)家又將這一技術(shù)推進(jìn)一步,他們在發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Structural Molecular Biology的一項*新研究中,成功獲得了與胚胎早期階段具有相同特性的全能干細胞,這些全能干細胞甚至還具有一些更為有趣的特性。


那么在即將過(guò)去的2015年里,干細胞研究領(lǐng)域又有哪些突飛猛進(jìn)的成果呢?下面,小編為您盤(pán)點(diǎn)了2015年度干細胞領(lǐng)域突破性研究TOP10。
【1】科學(xué)家利用皮膚細胞獲得可再生胎盤(pán)的干細胞

再生醫學(xué)是一個(gè)快速發(fā)展的新興領(lǐng)域,旨在通過(guò)細胞移植替代人體內缺失或損傷的細胞,組織或器官。胚胎干細胞是具有長(cháng)時(shí)間生長(cháng)并能夠自我更新的潛能細胞,能夠形成胎兒的各種細胞組織和器官。因此胚胎干細胞在細胞**的應用中具有巨大前景。但受體與供體之間的**排斥反應以及倫理問(wèn)題是限制該種細胞應用的巨大瓶頸,而誘導多能干細胞的出現很好地解決了這兩個(gè)問(wèn)題。

當胎盤(pán)沒(méi)有正常發(fā)育或出現損傷時(shí),胎盤(pán)功能就會(huì )受損,胎盤(pán)功能紊亂**會(huì )導致低出生體重,早產(chǎn)以及出生缺陷的出現。其中一種**叫做胎兒生長(cháng)受限,患有該**的嬰兒會(huì )表現出輕微的智力遲緩,一些嚴重的情況下會(huì )導致胎兒死亡,除此之外還會(huì )增加母親受到相關(guān)復雜**影響的風(fēng)險。但到目前為止,所有分離并在體外進(jìn)行人類(lèi)胎盤(pán)前體細胞(如滋養層干細胞)培養的研究都失敗了,因此能夠模擬或**這些胎盤(pán)功能紊亂**的模型或方法一直沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)。

【2】Stem Cells:新方法,干細胞立變骨細胞

假如老年人發(fā)生了骨折或置換了髖關(guān)節,骨骼需得重新形成并且需要非常慢的時(shí)間才能**。在這個(gè)過(guò)程中不但需要形成骨骼,也需要形成脂肪。北卡羅萊納大學(xué)醫學(xué)院的研究人員可能已經(jīng)發(fā)現了一種對骨形成起決定性作用的方法。他們用細胞松弛素D(霉菌中發(fā)現的一種天然物質(zhì)),它可以作為一種代用品來(lái)改變間充質(zhì)干細胞細胞核的基因表達,迫使它們成為成骨細胞(骨細胞)。

通過(guò)干細胞**——干細胞可以成為脂肪或骨細胞,應用細胞松弛素D的結果是明確的:干細胞可變成為骨細胞。此外,注入少量的細胞松弛素D到小鼠的骨髓隙中可促成骨形成。這項研究發(fā)表在《干細胞》雜志上,文章詳述了科學(xué)家如何改變干細胞促使骨骼生長(cháng)。

Janet Rubin博士說(shuō):“骨骼形成非常迅速,數據和圖像非常清楚;你不是一個(gè)骨科專(zhuān)家也可以看懂細胞松弛素D一周內在小鼠體內的作用情況?!?/span>

【3】Cell:科學(xué)家發(fā)現提高造血干細胞移植效率新方法

造血干細胞駐留在骨髓和臍帶血的低氧環(huán)境中,但幾乎所有的造血干細胞研究都是在非生理條件的環(huán)境空氣中進(jìn)行造血干細胞的分離和篩選。

在該項研究中,研究人員在低氧條件下對骨髓和臍帶血進(jìn)行了收集和操作,證明將骨髓和臍帶血暴露在環(huán)境空氣中會(huì )降低造血干細胞長(cháng)期擴增過(guò)程的細胞得率,同時(shí)會(huì )增加祖細胞的數量,研究人員將這種現象稱(chēng)為非生理學(xué)氧氣應激(EPHOSS,extraphysiologic oxygen shock/stress)。因此,骨髓和臍帶血中造血干細胞的數量一直都被低估。

隨后,研究人員通過(guò)親環(huán)素d(cyclophilin d)和p53將ros的產(chǎn)生和線(xiàn)粒體通透性轉換孔(MPTP)聯(lián)系在一起作為EPHOSS的分子機制進(jìn)行了實(shí)驗探究。MPTP抑制劑--環(huán)胞素a能夠保證在空氣中收集小鼠骨髓和人類(lèi)臍帶血中的造血干細胞時(shí)避免發(fā)生EPHOSS反應,從而增加了可用于移植的造血干細胞數目。

【4】Nature:干細胞一關(guān)鍵結構可決定干細胞命運

*近,來(lái)自美國西南醫學(xué)中心的研究人員與密歇根大學(xué)的研究人員合作開(kāi)展了一項研究,發(fā)現了一個(gè)全新機制能夠幫助解釋為何只有干細胞能夠進(jìn)行自我更新式的細胞分裂。近日,相關(guān)研究結果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊nature。

成體干細胞能夠在有機體的一生中為組織平衡穩定提供新細胞,一種叫作 "niches" 的特殊環(huán)境能夠幫助干細胞維持未分化和自我更新?tīng)顟B(tài),組成niches的細胞會(huì )產(chǎn)生信號和生長(cháng)因子促進(jìn)干細胞的維持。但保證只有干細胞能夠接受信號而由其產(chǎn)生的定向分化的后代細胞無(wú)法接受信號的機制仍未可知。

在這項研究中,研究人員發(fā)現干細胞能夠形成由微管蛋白組成的毫微管結構(nanotube),而這些線(xiàn)狀的毫微管結構會(huì )像吸管一樣延伸到niche中,保證組成niche的細胞產(chǎn)生的信號和生長(cháng)因子只作用于干細胞。

【3】Cell:科學(xué)家發(fā)現提高造血干細胞移植效率新方法

造血干細胞駐留在骨髓和臍帶血的低氧環(huán)境中,但幾乎所有的造血干細胞研究都是在非生理條件的環(huán)境空氣中進(jìn)行造血干細胞的分離和篩選。

在該項研究中,研究人員在低氧條件下對骨髓和臍帶血進(jìn)行了收集和操作,證明將骨髓和臍帶血暴露在環(huán)境空氣中會(huì )降低造血干細胞長(cháng)期擴增過(guò)程的細胞得率,同時(shí)會(huì )增加祖細胞的數量,研究人員將這種現象稱(chēng)為非生理學(xué)氧氣應激(EPHOSS,extraphysiologic oxygen shock/stress)。因此,骨髓和臍帶血中造血干細胞的數量一直都被低估。

隨后,研究人員通過(guò)親環(huán)素d(cyclophilin d)和p53將ros的產(chǎn)生和線(xiàn)粒體通透性轉換孔(MPTP)聯(lián)系在一起作為EPHOSS的分子機制進(jìn)行了實(shí)驗探究。MPTP抑制劑--環(huán)胞素a能夠保證在空氣中收集小鼠骨髓和人類(lèi)臍帶血中的造血干細胞時(shí)避免發(fā)生EPHOSS反應,從而增加了可用于移植的造血干細胞數目。

【4】Nature:干細胞一關(guān)鍵結構可決定干細胞命運

*近,來(lái)自美國西南醫學(xué)中心的研究人員與密歇根大學(xué)的研究人員合作開(kāi)展了一項研究,發(fā)現了一個(gè)全新機制能夠幫助解釋為何只有干細胞能夠進(jìn)行自我更新式的細胞分裂。近日,相關(guān)研究結果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊nature。

成體干細胞能夠在有機體的一生中為組織平衡穩定提供新細胞,一種叫作 "niches" 的特殊環(huán)境能夠幫助干細胞維持未分化和自我更新?tīng)顟B(tài),組成niches的細胞會(huì )產(chǎn)生信號和生長(cháng)因子促進(jìn)干細胞的維持。但保證只有干細胞能夠接受信號而由其產(chǎn)生的定向分化的后代細胞無(wú)法接受信號的機制仍未可知。

在這項研究中,研究人員發(fā)現干細胞能夠形成由微管蛋白組成的毫微管結構(nanotube),而這些線(xiàn)狀的毫微管結構會(huì )像吸管一樣延伸到niche中,保證組成niche的細胞產(chǎn)生的信號和生長(cháng)因子只作用于干細胞。

【7】Cell Sys:光!控制胚胎干細胞分化

發(fā)表于國際雜志Cell Systems上的一項研究中,來(lái)自美國加州大學(xué)舊金山分校(UC San Francisco)的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)出了一種方法,**利用光束來(lái)**控制胚胎干細胞的分化,從而使其可以分化成為神經(jīng)細胞來(lái)進(jìn)行**的體外研究提供一定幫助。

研究者M(jìn)atthew Thomson說(shuō)道,我們發(fā)現了一種基本的機制,細胞可以利用該機制來(lái)決定是否進(jìn)行發(fā)育;在胚胎發(fā)育期間,干細胞會(huì )表演一段精心安排的“舞蹈”,隨后其會(huì )從無(wú)作用、未分化的形式轉化成為構建機體主要器官系統的細胞。近些年來(lái)科學(xué)家們在未分化的干細胞中發(fā)現了很多可以編碼干細胞發(fā)育的基因,而揭示這些細胞如何忽視嘈雜的波動(dòng)以及快速反應形成機體所需細胞一直是科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。

為了檢測干細胞如何將發(fā)育線(xiàn)索作為關(guān)鍵的信號或是外部“噪音”,科學(xué)家們對培養中的小鼠胚胎干細胞進(jìn)行了工程化操作,他們利用藍色光脈沖開(kāi)啟了一種名為Brn2的基因,該基因是一種潛在的神經(jīng)分化的線(xiàn)索,通過(guò)調整光脈沖的強度和持續性,研究者就可以實(shí)現**控制Brn2的劑量,并且觀(guān)察細胞的反應。研究者表示,如果Brn2信號足夠強的話(huà),干細胞就會(huì )快速轉化成為神經(jīng)元。

【8】Nature醫學(xué)顛覆性文章:杜氏肌營(yíng)養**其實(shí)是干細胞病

渥太華大學(xué)和渥太華醫院的研究人員**發(fā)現,杜氏肌營(yíng)養**(DMD)能夠直接影響肌肉干細胞。這項研究發(fā)表在十一月十六日的Nature Medicine雜志上,顛覆了人們長(cháng)期以來(lái)對這種**的理解,為實(shí)現更有效的**奠定了基礎。

渥太華大學(xué)和渥太華醫院的研究人員**發(fā)現,杜氏肌營(yíng)養**(DMD)能夠直接影響肌肉干細胞。這項研究發(fā)表在十一月十六日的Nature Medicine雜志上,顛覆了人們長(cháng)期以來(lái)對這種**的理解,為實(shí)現更有效的**奠定了基礎。

“近20年來(lái),我們一直以為這些患者的肌無(wú)力主要是因為肌纖維出了問(wèn)題。但我們這項研究顯示,患者肌肉干細胞的功能本身就存在問(wèn)題,”文章的**作者Dr. Michael Rudnicki說(shuō)?!斑@徹底改變了我們對杜氏肌營(yíng)養**的認識,有望大大提高**的有效性?!?/span>
【9】Nature:細胞失憶或促進(jìn)干細胞產(chǎn)生

成體細胞,比如皮膚或血液細胞,其都有一種特殊的細胞記憶,或者記錄細胞如何從未定型的胚胎細胞進(jìn)化到特殊的成體細胞;如今刊登于國際有名雜志Nature上的一項研究論文中,來(lái)自哈佛干細胞研究所等處的研究人員通過(guò)研究鑒別出了新型基因,當該基因被抑制時(shí)就會(huì )有效地擦除細胞的記憶,使細胞被重編程更加敏感,進(jìn)開(kāi)始進(jìn)行快速高效地重編程過(guò)程。

研究者Konrad Hochedlinger博士指出,我們開(kāi)始這項工作,因為我們想知道為何皮膚細胞是一個(gè)皮膚細胞,而且為何其在**天或者下個(gè)月,甚至是一年后不會(huì )改變其身份。人類(lèi)機體中的每一個(gè)細胞都具有相同的基因組或者DNA藍圖,而且在機體發(fā)育期間基因被開(kāi)關(guān)的方式可以幫助解釋每一種成體細胞如何變化;通過(guò)操控這些基因并且引入新型因子,科學(xué)家們就揭示了成體細胞基因組休眠的部分,以及如何對其進(jìn)行重編程來(lái)形成另外一種類(lèi)型的細胞。
【10】Nat Biotechnol:干細胞開(kāi)發(fā)出可產(chǎn)血清素的神經(jīng)元

近日,來(lái)自美國威斯康星大學(xué)的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種可以制造血清素的特殊神經(jīng)細胞,血清素是一種在大腦中扮演多種重要角色的化學(xué)物質(zhì),其可以影響機體情緒、睡眠、焦慮、抑郁、食欲等表現,同時(shí)也在很多嚴重的精神性**中扮演者重要作用,比如精神分裂癥和雙相情感障礙等。

研究者Su-Chun Zhang說(shuō)道,從本質(zhì)上來(lái)講,血清素可以調節機體大腦功能的多個(gè)方面,包括運動(dòng)等,這種化學(xué)物質(zhì)是通過(guò)位于腦后特殊結構的一系列神經(jīng)元所產(chǎn)生的,而血清素可以發(fā)揮其影響作用是因為制造血清素的神經(jīng)元可以對大腦幾乎每一個(gè)部分產(chǎn)生影響。

相關(guān)研究刊登于國際雜志Nature Biotechnology上,研究者開(kāi)始對兩種類(lèi)型的干細胞進(jìn)行研究,其中一種來(lái)自于胚胎,另外一種來(lái)自于成體細胞,因為血清素神經(jīng)元在出生前就可以產(chǎn)生,因此研究人員必須在**中營(yíng)造一種適于胎兒發(fā)育的化學(xué)環(huán)境;他們表示,這聽(tīng)起來(lái)相當簡(jiǎn)單,但我們需要制造產(chǎn)生許多不同類(lèi)型的神經(jīng)細胞,為此就必須指導干細胞使其發(fā)育成為特殊的形式,隨后在特定的濃度下利用一種專(zhuān)門(mén)設計的序列分子進(jìn)行研究。
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