Nature Biotechnology:人體胚胎干細胞誘導分化內皮細胞
來源:生物谷 |
最近美國魏爾康奈爾醫學院科學家們,利用人體胚胎干細胞誘導分化內皮細胞(一種上皮細胞,形成血管的內壁)。該項研究為解決血液循環類疾病邁出了重要一步。研究者認為,在不遠的將來,內皮細胞可以“植入”人體,治愈受損的器官和組織。
據悉,該新技術可以產生出大量的內皮細胞,并且是以前的方法的40倍。內皮細胞形成血管的內部“襯里”,是毛細血管的主要組成部分。基于胚胎干細胞演變為內皮細胞的基因控制機制研究結果,可能會產生出新的研究遺傳性血管疾病的方法。論文第一作者,魏爾康奈爾醫學院安薩利干細胞研究所主任Shahin Rafii博士說:“這是同類方法中第一個極具治療各種疾病潛力的技術,可能治療的疾病包括心血管疾病、中風和糖尿病并發癥。” 在最近幾年,人們對胚胎干細胞治療疾病方面寄予了厚望。實際上,人體胚胎干細胞可以衍化為超過200種類型的成熟細胞。但是,對于支配它們分化為各種可以修復器官的衍生細胞的因素和路徑,人類知之甚少。擺在科學家面前的挑戰是:如何提高對人體胚胎干細胞衍化為不同細胞過程的了解和控制,以及培育出足夠的內皮細胞,以便用于治療。 魏爾康奈爾醫學院科學家為了迎接挑戰,首先篩查了在胚胎干細胞衍化為內皮細胞過程中發揮作用的分子因素,研究結果極大的提高了細胞合成的效率。研究者隨后用綠色熒光蛋白標記來實時跟蹤分化過程。他們發現,在培育過程的適當時機,把胚胎干細胞暴露在轉化生長因子-β(TGF-beta)的環境中時,內皮細胞繁殖速度顯著增強。更為驚人的是,研究者發現,當把培育的內皮細胞置入老鼠體內時,細胞可以正常工作,并迅速被老鼠的循環系統所同化,和正常血管細胞一起工作。 魏爾康奈爾醫學院兼職教授和霍夫斯特拉大學生物工程教授Sina Rabbany博士指出,在使用活體內生成的內皮細胞時,要想達到長期的臨床效果,現在仍有一些障礙存在。實際上,在再生醫學中,血管細胞使用的先決條件是需要在活體血管內進行正確“裝配”。 Rabbany博士強調,除了需要操控和內皮細胞分化有關的生物因素,血管內皮細胞內血流量是組成血管器官過程中的關鍵因素。Rabbany博士所在團隊利用大量生成的內皮細胞,努力建立起生物支架,形成血管的微觀環境,這樣制作出的血管具備正常功能,而且可以在病人身上長時間工作。 影響培育的內皮細胞臨床應用的另外一個主要障礙是,當內皮細胞置入病人體內時,存在潛在的免疫排異反應。為了應對這種風險,可以采用一種辦法,就是建立有關人類胚胎干細胞的巨大的遺傳“銀行”,一旦這些胚胎干細胞衍化為內皮細胞時,可以和病人身體相匹配。 克勞迪婭科恩中心生殖醫學主任Zev Rosenwaks博士說:“研究小組通過捐贈的正常和病變胚胎來獲得人類的胚胎干細胞,這種新方法不僅是在再生醫學方面有著廣泛的影響,而且在血管類遺傳疾病研究方面也有巨大影響。” 目前魏爾康奈爾醫學院研究人員正在利用干細胞“陣列”或者干細胞“家族”進行培育內皮細胞驗證試驗。生殖醫學部助理教授約拉姆·扎尼諾維奇(Nikica Zaninovic)稱,研究人員使用一項高度復雜的細胞衍生技術,利用拋棄的胚胎,制作了11種正常和病變的人類胚胎干細胞“陣列”。使用這種新的細胞分化方法,其中的幾種胚胎干細胞“陣列”已經衍生為血管細胞。 為了確認細胞在恢復受損器官血液供應方面的能力,下一個重要的步驟是進行人體試驗。利用此項新技術和安薩利干細胞研究所等機構的支持,研究小組希望在5年內將此方法應用于實際治療。 科學家目前的研究揭示了人類胚胎血管的形成方法。這種方法在以前由于在利用人類胚胎組織上存在障礙而不可行。 詹姆斯博士解釋說:“我們所用的無偏篩選技術是一個重大的技術進步,開辟了揭示了人類胚胎干細胞培育為特定的大腦、肝臟和胰腺等器官的成熟細胞過程的可能性。這種方法能夠運用到其它的人體組織,幫助其他干細胞研究小組開發和保持特定的細胞類型,以便盡更大努力來了解人類,治療不同類型的人類疾病和損傷.
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