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干细胞的五大作用

2022-12-12 09:53:04
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  干细胞的五大作用

  1替代和修复死亡和受损伤的细胞

  干细胞具有自动归巢的特性,在进入人体后,会聚集到受损的器官和相应的部位,并分化为这些器官和部位的特异性细胞。并在目标组织内的微环境作用下,会长出新的细胞与组织,修复受损组织。

  2激活休眠和处于抑制状态的细胞

  人体的生长发育是通过细胞分裂完成的,随着年龄的增加,部分细胞在分裂后,脱离了正常的细胞周期,呈现功能性休眠的状态。补充年幼的新生细胞,给脱离细胞周期的成年细胞带来了青春的讯息。受到干细胞刺激的休眠细胞和抑制状态细胞活化起来,重新进入细胞周期,通过分裂增殖,增加体内新生细胞数量,使人体新陈代谢进程恢复正常甚至逆转。

  3旁分泌作用

  干细胞进入目标组织后,可以通过分泌出各种蛋白质、酶与多种因子(如神经营养因子、抗凋亡因子等各种生长因子、细胞因子)以及调节肽和气体信号分子等多种生物活性因子,作用于周围细胞,发挥旁分泌作用。可以促进细胞增殖,抑制功能细胞的凋亡,使现有组织祖细胞分化成组织细胞修复受损组织与生长新的组织。

  4免疫调控机制

  干细胞具有明显的免疫抑制活性,通过多分子参与、多途径调控及其旁分泌作用,并与机体炎症的微环境相互作用,对机体免疫反应进行动态调控。从根本上消除疾病的发病基础,这些治疗方法在观念上完全不同于传统的治疗方法,主要强调通过修复调控人体免疫细胞来治疗各种疾病。

  5促进细胞间信号传导的恢复

  细胞的信号传导,是指信号分子通过与细胞膜上的受体蛋白集合并相互作用,从而引起受体构象变化并导致细胞内产生新的信号物质,激发出诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能改变的应答过程。

  干细胞分泌的蛋白质、酶、生物活性因子等,可以帮助修复、增强细胞间信号传导的通路。如间充质干细胞分泌连接蛋白帮助细胞间连接、促进离子通道的开放等,使细胞间信号传导通路畅通,信号传递及时准确,构建健康、稳固的信号传输网络,抑制因信号传递错误导致的疾病的发生。

  干细胞最新科研进展

  科学家们经过在干细胞研究领域多年的深耕,如今利用干细胞治疗多种人类疾病已经取得了长足的进展,以下就对近期该领域科学家们取得的重要研究成果进行整理,分享给大家!

  【1】我国科学家领衔在世界上首次将人类多能性干细胞转化为8细胞阶段全能性胚胎样细胞

  来自中国科学院等研究机构的研究人员在世界上首次宣布发现了一种无转基因、快速和可控的方法,将人类多能性干细胞转化为真正的8细胞阶段全能性胚胎样细胞(8-cell totipotent embryo-like cell),这就为器官再生和合成生物学的进步铺平了道路。相关研究结果于2022年3月21日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage”。

  这些8细胞阶段全能性胚胎样细胞将来可能能够用于再生医学,以使已经生病的人类器官再生,减少世界对器官捐赠的依赖。它们还可以用来产生人工囊胚或类囊胚。此外,它们将有助于研究人类胚胎发育,帮助治疗与发育有关的早期疾病,还能防止怀孕失败。

  【2】Science子刊:人类诱导性多能干细胞可改善眼部视力和血管健康

  来自美国印第安纳大学医学院和阿拉巴马大学伯明翰分校等研究机构的研究人员研究了新的再生医学方法,以更好地管理2型糖尿病的血管健康并发症,有朝一日可能支持患有早期视网膜血管功能障碍的糖尿病患者的眼部血管修复。他们所使用的研究策略包括识别和使用新方法将人类诱导性多能干细胞(hipsC)分化为具有血管修复特性的特定中胚层细胞亚群。相关研究结果发表在2022年3月4日的Science Advances期刊上,论文标题为“Specific mesoderm subset derived from human pluripotent stem cells ameliorates microvascular pathology in type 2 diabetic mice”。

  在这项新的研究中,这些作者将糖尿病患者和非糖尿病患者的外周血细胞通过基因工程手段重编程为hiPSC,然后将hiPSC分化为特定的血管修复细胞。在注射到2型糖尿病(T2D)视网膜功能障碍的动物模型后,他们发现在血管灌注恢复后,视力和视网膜电图均有明显改善。他们猜测hipsC衍生的血管修复细胞可能作为内皮前体细胞的来源,在这些糖尿病动物受试者体内显示出血管修复特性。

  【3】Nat Biotechnol:首次利用干细胞分化出功能完全的胰腺β细胞

  由芬兰赫尔辛基大学的Timo Otonkoski教授领导的一个研究团队进行了开拓性的研究工作,以优化由干细胞产生的胰腺β细胞细胞的功能。他们首次证实了干细胞能够形成在结构和功能上都非常接近正常胰岛β细胞的细胞。相关研究结果于2022年3月3日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Functional,metabolic and transcriptional maturation of human pancreatic islets derived from stem cells”。

  在细胞培养物和小鼠研究中都证明了干细胞衍生的β细胞的功能。在小鼠实验中,他们证实移植到小鼠体内的干细胞衍生β细胞开始有效控制它们体内的葡萄糖代谢。

  【4】PNAS:神经干细胞疗法联合药物图卡替尼或有望帮助改善脑转移乳腺癌患者的生存率

  近日,一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Combination of tucatinib and neural stem cells secreting anti-HER2 antibody prolongs survival of mice with metastatic brain cancer”的研究报告中,来自美国西北大学等机构的科学家们通过研究将神经干细胞与HER2抑制剂药物图卡替尼(tucatinib)联合使用或能改善HER2阳性乳腺癌脑转移小鼠的生存。相关研究结果证实了利用工程化神经干细胞来进行脑部肿瘤药物运输的有效性,并有望帮助开发新型有效的治疗性手段来抵御HER2阳性乳腺癌患者的大脑转移。

  【5】Blood & Nat Commun:干细胞研究新发现!或有望帮助改善多种人类癌症的治疗!

  日前,发表在国际杂志Blood上题为“Syndecan-2 enriches for hematopoietic stem cells and regulates stem cell repopulating capacity”研究报告中,来自西达赛奈医学中心等机构的科学家们通过研究或有望实现让癌症疗法变得更加有效,并能缩短患者从放疗和化疗中恢复的时间。

  医学博士John Chute说道,这种名为多配体蛋白聚糖-2(syndecan-2)的特殊蛋白或能识别原始的造血干细胞并帮助调节干细胞的功能。血液干细胞往往会少量存在于骨髓和外周血中,即通过心脏、动脉、毛细血管和静脉流动的类型,于是这些干细胞引起了科学家们的兴趣,因为其能产生机体中所有的血细胞和免疫细胞,其通常也能被用于白血病和淋巴瘤患者的治愈性疗法。

  【6】重磅!科学家进行全球首个脊髓损伤干细胞疗法临床试验!

  近日,来自日本庆应义塾大学的科学家们表示,他们已经成功将干细胞移植到了一名脊髓损伤的患者机体中,而这是科学家们在全球进行了首例此类临床试验;目前并没有有效的疗法来治疗因严重脊髓损伤所致的瘫痪,脊髓损伤仅在日本就影响着超过10万人的健康。

  该临床试验的第一步是将超过200万个诱导多能干细胞衍生的细胞注射到上个月进行手术的患者的脊髓中,研究者Masaya Nakamura表示,这或许是一项巨大的进步,在该疗法投入使用之前我们还有许多工作需要完成;而该研究的初始阶段旨在证实这种干细胞移植策略的安全性。

图例

  【7】Cell Rep:科学家成功利用人类诱导多能干细胞开发出输卵管类器或有望阐明为何卵巢癌好发于高风险女性群体

  近日,一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Human ipsC-derived fallopian tube organoids with BRCA1 mutation recapitulate early-stage carcinogenesis”的研究报告中,来自西达赛奈医学中心等机构的科学家们通过研究对输卵管组织进行建模揭示了一种常见卵巢癌的起源,这或许就能帮助他们确定一种基因突变是如何让女性处于较高的癌症风险之中,研究者所创建的组织称之为类器官,其能潜在帮助预测哪些个体会提前几年甚至在几十年后患上卵巢癌,从而就有望帮助研究人员制定早期的预测和预防性策略。

  研究者Clive Svendsen博士指出,我们使用来自患有卵巢癌且携带BRCA-1突变的女性的细胞来构建这些输卵管类器官,我们的数据支持了最近的研究,结果表明,这些患者机体的卵巢癌实际上开始于输卵管内部的癌变,如果我们能在一开始就检测到这些异常,就有望缩短卵巢癌的发病时间。

  【8】Biomedicines:科学家有望利用干细胞开发出治疗肌肉萎缩症的新型潜在药物

  一篇发表在国际杂志Biomedicines上题为“Orai1–STIM1 Regulates Increased Ca2+ Mobilization,Leading to Contractile Duchenne Muscular Dystrophy Phenotypes in Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cells”的研究报告中,来自日本京都大学等机构的科学家们通过研究利用诱导多能干细胞(ips)进行研究揭示,一种作用于储存操作的钙离子通道的药物或能延长肌肉的收缩功能,相关研究结果表明,这些通道或许是治疗DMD的一种新型的药物靶点。

  【9】Nat Commun:新方法让人多能性干细胞高效地分化为功能性胆管细胞

  在一项新的研究中,来自加拿大多伦多大学等研究机构的研究人员发现了一种从人多能性干细胞产生功能性胆管细胞(cholangiocyte)的方法,这可能为患有肝病的囊性纤维化患者开辟新的治疗途径。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Generation of functional ciliated cholangiocytes from human pluripotent stem cells”。

  我们可以从多能性干细胞中获得这些功能细胞,这一事实给了我们一种完全不同的评估和治疗缺陷细胞的方法。”这些作者产生的胆管细胞具有成熟、功能性胆管细胞的特性。胆管细胞在几种治疗选择很少的慢性和渐进性肝病中起着作用。这些疾病是约20%的成人肝脏移植和大多数儿童肝脏移植的原因。

  【10】Stem Cells子刊:神经干细胞可能是治疗新生儿大脑损伤的关键

  怀孕期间或出生前后的大脑损伤可能会对后代产生终身的影响,包括脑瘫和癫痫,但目前尚无治疗方法使受伤的新生儿大脑再生。神经干细胞(NSC)具有在大脑中定植和再生受损脑组织的潜力。在对这一领域的最广泛研究回顾中,NSC在减少新生儿大脑损伤方面具有很强的潜力。

  在近期发表在Stem Cells Translational Medicine期刊上的一篇标题为“Neural stem cell treatment for perinatal brain injury:A systematic review and meta-analysis of preclinical studies”的综述论文中,澳大利亚哈德逊医学研究所的Madelein Smith及其研究团队分析了所有已发表的临床前研究,发现NSC可以减少大脑损伤并改善大脑损伤后的身体功能。


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