近期值得一讀的干細胞重磅級研究

　　本文中小編整理了2013.12-2017.1期間的干細胞重磅級研究，與各位一起學習！

　　【1】Science子刊：利用CRISPR/Cas9修復源自罕見免疫缺陷病患者的造血干細胞基因缺陷

　　doi：10.1126/scitranslmed.aah3480

　　在一項新的研究中，來自美國國家衛生研究院（NIH）所屬的國家過敏癥和傳染病研究所（NIAID）、MaxCyte公司和Leidos生物醫學研究公司的研究人員開發出一種新的方法來修復源自X連鎖慢性肉芽腫病（X-linked chronic granulomatous disease， X-CGD）患者體內的造血干細胞中的一種缺陷的基因。當移植到小鼠體內后，這些經過修復的造血干細胞產生功能正常的白細胞，這提示著這一策略可能潛在地被用來治療X-CGD患者。相關研究結果發表在2017年1月11日那期Science Translational Medicine期刊上，論文標題為“CRISPR-Cas9 gene repair of hematopoietic stem cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease”。

　　X-CGD是一種罕見的遺傳性免疫缺陷疾病。它是由基因CYBB發生突變導致的。基因CYBB為產生蛋白NOX2提供遺傳指令。蛋白NOX2上存在的缺陷會破壞白細胞抵抗感染的能力，從而讓X-CGD患者非常容易遭受威脅生命的感染。在這項新的研究中，研究人員著重關注一種CYBB基因突變：CYBB的單堿基變化導致沒有活性的NOX2產生。

　　【2】Science：突破性成果！科學家重編程胚胎干細胞成功擴展其潛在的細胞命運

　　doi：10.1126/science.aag1927

　　近日，一項刊登在國際雜志Science上的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的研究人員通過聯合研究開發出了一種新方法，該方法能夠對小鼠胚胎干細胞進行重編程使其能夠表現出頗似受精卵一樣的發育特性。研究者指出，這些全能樣的干細胞不僅能夠產生發育胚胎中所有的細胞類型，還能夠產生一些特殊類型的細胞，這些細胞能夠促進胚胎和母體之間的營養交換。

　　這項研究或將幫助研究人員理解早期胚胎發育過程中的分子決策，同時也將擴展干細胞所產生的組織類型的“目錄”，對于后期再生醫學研究以及基于干細胞療法的開發也至關重要。一個受精卵擁有完全的發育潛能，其能夠產生所需的所有細胞類型，包括發育中的胚胎以及額外的胚胎組織，胎盤哺乳動物、胚外組織比如胎盤以及卵黃囊的特性對于胎兒和母親之間進行營養和廢物交換非常重要。

　　【3】Nat Bio Eng：突破！科學家利用干細胞成功再生出心臟外層結構

　　新聞閱讀：Researchers use stem cells to regenerate the external layer of a human heart

　　近日，刊登在國際雜志Nature Biomedical Engineering上的一項研究報告中，來自美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員通過研究利用干細胞成功再生出了人類心臟的心外膜細胞；研究者表示，早在2012年，我們就發現如果能夠利用化學物質處理人類干細胞，使其連續激活干細胞并且抑制Wnt信號通路，就會促進干細胞轉變成為心肌細胞，心肌作為心臟三層結構中的中間一層結構，其非常厚實，能夠通過收縮向機體各部供血。

　　Wnt信號通路是由蛋白質組成的一種特殊的信號轉導途徑，其能夠利用細胞表面受體將信號傳入細胞內部。Xiaojun Lance Lian教授表示，我們需要為心臟祖細胞（cardiac progenitor cells）提供額外的信息使其轉化成為心外膜細胞，但在這項研究之前，我們并不清楚這種特殊的信息是什么，如今通過研究發現，如果能夠再次激活細胞中的Wnt信號通路，我們就能夠重新驅動心臟祖細胞轉變成為心外膜細胞，而不是心肌細胞。

　　【4】Nature：重磅！首次利用多能性干細胞培育出人胃底組織

　　doi：10.1038/nature21021

　　在一項新的研究中，美國辛辛那提兒童醫院醫學中心多能性干細胞部門主任Jim Wells博士及其團隊在培養皿中利用多能性干細胞培育出產生胃酸和消化酶的人胃底（stomach fundus）組織。相關研究結果于2017年1月4日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Wnt/β-catenin promotes gastric fundus specification in mice and humans”。這項研究是在Wells團隊培育出胃部的激素產生區域（即胃竇）兩年后開展的。

　　這一發現意味著科學家們如今能夠培養出人胃部的部分區域，從而以前所未有的方式研究疾病，為開發新的療法構建模型，以及理解人胃部發育和健康。

　　Wells說，“鑒于我們能夠培育人胃竇和胃底微器官，研究這些人胃組織如何在生理學上相互作用，對感染和損傷作出不同的應對，和對藥物治療作出反應。胃部疾病影響美國上百萬人，而且胃癌是全世界第三大癌癥相關死亡的病因。”

　　【5】Adv Healthc Mater：開發出磁控干細胞用于腫瘤藥物靶向輸送

　　DOI： 10.1002/adhm.201600843

　　來自托木斯克理工大學（TPU）的科學家開發出了一種控制間充質干細胞（MSCs）的新技術，可以更有效治療腫瘤。為了攻擊腫瘤細胞，科學家們嘗試采用磁場控制病人的自體細胞，因為自體細胞不會被機體免疫系統排斥，因此可以直接將藥物帶到腫瘤中心。這項新技術由TPU、巴普甫夫醫科大學及倫敦大學女王學院的研究人員一起完成。

　　他們將約10微米的MSCs與包含藥物的磁性微米顆粒結合在一起，采用外加磁場驅使細胞向腫瘤組織移動，到達腫瘤組織后這些微米顆粒會將包載的藥物釋放出來，因此藥物被精準輸送到腫瘤組織，不會對正常組織造成傷害。

　　“MSCs本身就具有腫瘤趨向性，它們還可以在體內外分化成為骨、脂肪、肌肉或結締組織。因此MSCs在替代療法、基因或細胞工程領域很具有吸引力。”共同作者之一Alexander Timin說道，他是TPU的一名研究員。

　　【6】JCB：microRNA調節眼睛干細胞功能的分子機制

　　doi：10.1083/jcb.201604032

　　近日，來自美國西北大學的研究人員通過研究發現，microRNA-103/107家族（miRs-103/107）能夠調節富含干細胞的眼睛角膜緣上皮組織的生物學過程，相關研究刊登于國際雜志the Journal of Cell Biology上。

　　這項研究首次闡明了細胞自噬過程和巨胞飲（Macropinocytosis）之間的關聯，細胞能夠進行自噬過程，以這種方式作為降解細胞內廢物和對壓力產生反應的方法，在巨胞飲過程中，細胞能夠攝入大量的物質，包括液體、細胞膜、細菌和病毒等。研究者Robert Lavker博士表示，我們發現miRs-103/107對自噬末期的合適調節非常關鍵，同時還能夠幫助抑制過量的巨胞飲過程。

　　此前研究中，研究者發現，microRNA家族能夠在眼睛角膜緣上皮組織中優先表達，角膜緣上皮組織中的干細胞能夠維持角膜上皮的正常功能；miRNA家族能夠幫助調節角膜緣上皮基底細胞分裂的能力，并且維持這些細胞的增殖能力。研究者Han Peng表示，我們對miRs-103/107進行了沉默操作，結果發現，角膜緣上皮組織中產生的大量空泡結構取決于巨胞飲。

　　【7】Nat Commun：突破！科學家成功開發出新版本干細胞 或具有強大的治療潛力

　　doi：10.1038/NCOMMS13724

　　最近，一項發表在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自北卡羅來納州立大學、中國鄭州大學第一附屬醫院等機構的研究人員通過研究開發出了一種合成版本的新型心臟干細胞(Cardiac stem cell， CSC)，相比天然干細胞而言，這些合成細胞能夠提供一定的治療潛力，同時還能夠降低干細胞療法相關的疾病風險，此外研究者開發的這種新型干細胞還具有一定的穩定性，該技術有望幫助開發其它類型的干細胞。

　　干細胞療法能夠通過促進機體內源性修復來發揮作用，也就是說，其能夠通過分泌一些旁分泌因子（paracrine factors）來幫助損傷的組織進行修復，這些旁分泌因子包括蛋白質和遺傳物質，當干細胞療法能夠對疾病進行有效治療時，往往也會誘發機體腫瘤的生長和免疫排斥反應的產生，此外這些干細胞自身都非常脆弱，在其被使用之前需要進行包括儲存等一系列重要的過程。

　　【8】Nature子刊：重磅！科學家研發出人工合成干細胞治療心臟病

　　DOI：10.1038/NCOMMS13724

　　多項研究表明，干細胞治療主要通過旁分泌機制（釋放蛋白質和核酸等）修復損傷組織。雖然干細胞治療的有效性已得到廣泛證實，但是其療法仍具有一定的潛在風險，例如誘導宿主腫瘤形成和免疫排斥反應。另外，干細胞自身具有易碎性、難保存性、和操作的復雜性等缺點。

　　任職于北卡羅來納州立大學和北卡羅來納大學教堂山分校的本文通訊作者程柯Ke Cheng教授，一直致力于心臟干細胞的研究。這次，Cheng教授位于北卡的實驗室和鄭州大學第一附屬醫院的張金盈教授合作，研發出具備心臟干細胞分泌因子和細胞膜的人工合成干細胞，并命名為細胞模擬微粒（Cell-mimicking microparticle， CMMP）。

　　Cheng說，“我們的設計思路是從天然心臟干細胞中提取分泌因子，再和生物可降解微粒融合形成顆粒，最后包被心臟干細胞的細胞膜。我們稱這種能模擬細胞治療功能的微球為細胞模擬微粒CMMP。”

　　【9】Development：科學家成功“復位”人類胚胎干細胞的生物鐘

　　doi：10.1242/dev.138982Zambidis

　　近日，一項刊登在國際雜志Development上的研究報告中，來自約翰霍普金斯大學的研究人員通過研究利用細胞信號化合物的混合制劑成功逆轉了人類胚胎干細胞（ESCs）的生物鐘，從而就能賦予細胞相同的靈活性；研究者表示，促進干細胞的發育生物鐘回歸至早期階段或許就能夠為我們提供機會來誘導人類干細胞成為任何一種類型的細胞，從而用作器官移植和遺傳性疾病模型的開發中，最終這些細胞或許就能夠被用來開發出嵌合體動物。

　　研究者指出，這種名為3i混合制劑（三種化合物抑制劑）能夠促進干細胞產生具有標準小鼠ESCs細胞的所有相同特性，這些細胞很容易生長，能夠進行操控并且分化成為多種類型的細胞，同時并不含有來自轉化的人類干細胞中的一些遺傳不穩定性。

　　研究者Elias Zambidis博士指出，當首批人類ESCs在1998年被分離時，對這些細胞進行研究的科學家們很快就注意到了這些細胞和20年前從小鼠機體中分離出的細胞間的差異性，小鼠的ESCs在培養皿中能夠很快地生長起來，并且能夠產生幾乎所有類型的細胞或組織，同時還能夠被遺傳性修飾以及制造出嵌合體模型。

　　【10】Cell Rep：干細胞轉變為神經元的新方法

　　DOI： 10.1016/j.celrep.2016.07.035

　　由于很難獲得功能完整的人神經元，在實驗室研究神經紊亂面臨著巨大挑戰。而最近一項由杜克-新加坡國立大學醫學院的研究人員開發的新技術可以在實驗室快速高效地培養出與神經紊亂相關的神經元，這或許為神經紊亂疾病的研究帶來了希望。

　　根據釋放的神經遞質種類，神經元可以分為激活性神經元和抑制性神經元，如分泌谷氨酸鹽的神經元是激活性神經元，分泌γ-氨基丁酸（GABA）的神經元則是抑制性神經元。抑制性神經元是癲癇等疾病的罪魁禍首，但是目前研究人員對這種神經元知之甚少。新加坡A*STAR基因組研究所的博士后Alfted Sun說道：“主要原因就是目前缺乏在體外快速高效地產生這些神經元的方法。”事實上，現有將干細胞培育成GABA分泌神經元的方法周期很長，需要超過6個月才能完成，這嚴重限制了相關研究的進展。

　　【11】兩項研究共同揭示增強造血干細胞再生能力的新方法

　　DOI： 10.1016/j.celrep.2016.10.025

　　doi：10.1038/nm.4251

　　來自美國UCLA的研究人員發表了兩項研究揭示關鍵遺傳因素如何通過加速或阻礙細胞的再生特性影響造血干細胞。這些發現有望在未來改進對癌癥病人的化療和放療。

　　造血干細胞發現于骨髓，這些細胞能夠進行自我更新也可以通過分化形成任意血細胞類型。健康的免疫系統依賴于造血干細胞的再生能力。化療和放療等常見的癌癥治療方法會在殺死癌細胞的同時損傷造血干細胞，影響血液再生和病人的免疫系統，導致病人需要經歷更加漫長和復雜的恢復過程。之前曾有研究表明一些基因可以改變造血干細胞的再生能力，加速或阻礙免疫系統的重建，但是需要更多研究進一步找出這些基因的活性和作用。