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PNAS:科学家研发出首个成体诱导性专能干细胞

2016/04/07 来源:生物探索
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导读
4月4日,来自于新南威尔士大学(UNSW)的研究团队在顶级期刊PNAS上发表一篇文章,首次开发出一个革命性干细胞修复技术。该技术能够成功将脂肪和骨骼细胞重新诱导成专能干细胞,并有望应用于包括脊柱损伤、骨折在内的人体损伤治疗中。


4月4日,来自于新南威尔士大学(UNSW)的研究团队在顶级期刊PNAS上发表一篇文章,首次开发出一个革命性干细胞修复技术。该技术能够成功将脂肪和骨骼细胞重新诱导成专能干细胞,并有望应用于包括脊柱损伤、骨折在内的人体损伤治疗中。

这一技术类似于蝾螈肢体再生,其最突出的成就在于,将成体细胞转变成诱导性专能干细胞(iMS cells),而且iMS细胞具备自我更新、分化成多种类型的细胞的功能。这种iMS细胞能够治疗因为疾病、衰老或者外伤引发的人体损伤,将革新再生医学治疗机体损伤的现状。

首个诱导性专能成体干细胞(iMS):能够自我更新修复、分化成多类型细胞

根据所处发育阶段,干细胞可分为胚胎干细胞(ES cells,具有分化成完整个体的能力)和成体干细胞(somaticstem cells)两种。而成体干细胞具有分化成特定细胞的功能,并不能够分化成多种细胞类型。而PNAS发表的这一最新技术的突破性在于,诱导性专能干细胞能够分化成多类型的细胞。

文章作者、血液学专家、新南威尔士大学副教授John Pimanda带领团队以骨骼和脂肪细胞为研究材料,通过清除它们的记忆,将它们诱导成干细胞,具备自我更新复制、分化多类型细胞的功能。


首先,他们以5-氮杂胞苷(AZA)、血小板衍生生长因子-AB(PDGF-AB)试剂共同处理细胞两天,随后再用PDGF-AB试剂单独处理细胞2-3周。经过处理的细胞被重编成诱导性专能干细胞。为了验证iMS细胞的功能,团队以脊柱受损的老鼠为模型,将干细胞注射至受损部位后,发现,iMS细胞能够很好的自我复制并分化出细胞,达到修复受损组织的治疗效果。

iMS细胞的修复能力与蝾螈肢体再生非常相似,都是诱导终末分化的细胞回到多能性状态,再根据自身需要生成受损组织的所有细胞。 Pimanda教授表示,相比于间充质干细胞、胚胎干细胞和多能干细胞,iMS细胞有自己的优势。它们可以根据所处环境直接再生、修复损伤,而且iMS细胞不会形成畸胎瘤,其诱导过程也不需要借助病毒载体。

将成体细胞转变为多能干细胞通常要用到病毒载体,这在临床上是不可接受的,文章第一作者Dr Vashe Chandrakanthan指出。iMS细胞的生成不需要额外载体,克服了干细胞疗法的一大难题。

文章第一作者,Vashe Chandrakanthan博士表示,这一新技术有望推动干细胞治疗研究。它在治疗颈背部疼痛、脊柱损伤、肌肉退化等疾病上提供了新选择,能够取代复杂的手术治疗过程。

此外,它还将对脊柱矫正手术起到推波助澜的效果。脊柱植入物并不总是能够与相邻的骨骼良好对接,超过20%的脊椎植入物不能及时愈合,甚至于不愈合。未来,临床医生可以选择注射重编程的专能干细胞,促使这些植入物能够更好的与人体组织融合。

目前,研究团队正在评估成年人脂肪细胞重新编程后的诱导性专能干细胞用于修复老鼠受损组织的安全性和有效性。他们预估,临床试验将于2017年开展。

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