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干細(xì)胞新突破!血液中分離多能干細(xì)胞誘導(dǎo)分化形成肌肉細(xì)胞!

2018-01-11 來(lái)源:中美腫瘤會(huì)診中心  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:研究人員可以對(duì)病人體內(nèi)的多能干細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)來(lái)修復(fù)基因缺陷,然后培育出完全健康的肌肉組織

   最近有科學(xué)家發(fā)現(xiàn),皮膚或者血液細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)和培育后,可以成為肌肉細(xì)胞!

 
  這項(xiàng)研究以題為《Engineeringhumanpluripotentstemcellsintoafunctionalskeletalmuscletissue》的文章發(fā)表在了《NatureCommunication》上。
 
  這項(xiàng)研究是以2015年杜克大學(xué)的研究為基礎(chǔ)的,當(dāng)時(shí)科研人員從肌肉活檢細(xì)胞中培育出第一個(gè)具有功能的人體肌肉組織。他們從肌肉活檢樣本小細(xì)胞(成肌細(xì)胞)開始,將這些成肌細(xì)胞多次折疊,使其生長(zhǎng)成為一個(gè)支撐性的三維支架,然后在內(nèi)部填充具有營(yíng)養(yǎng)的凝膠,使其形成具有功能的人體肌肉纖維。但是成肌細(xì)胞已經(jīng)超出了干細(xì)胞的范疇,本質(zhì)上還是將肌肉細(xì)胞在體外培育成肌肉組織。
 
  但在這項(xiàng)新的研究中,研究人員使用的是人類誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞。這些細(xì)胞取自成人的非肌肉組織,如皮膚或血液,并通過(guò)重新編程以恢復(fù)細(xì)胞的原始狀態(tài)。“多能干細(xì)胞可以分化成為我們身體中的所有現(xiàn)有細(xì)胞,可以讓我們的肌源性祖細(xì)胞數(shù)量不受限制。”杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授NenadBursac激動(dòng)地說(shuō)道,“這些祖細(xì)胞類似于成人肌肉干細(xì)胞,被稱為‘衛(wèi)星細(xì)胞’,理論上可以從單個(gè)細(xì)胞,生長(zhǎng)成為整個(gè)肌肉。”
 
  生物醫(yī)學(xué)工程師從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中培育出第一個(gè)功能正常的人體骨骼
 
  當(dāng)多能干細(xì)胞再生長(zhǎng)時(shí),科研人員通過(guò)加入大量的被稱為Pax7的信號(hào)分子使其分化為肌肉細(xì)胞。
 
  Pax7的加入及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
 
  隨著該細(xì)胞的增殖,它們變得與正常肌肉細(xì)胞非常相似,但不如成年肌肉細(xì)胞那么健壯。
 
  Bursac實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員,該研究的第一作者嬈凌俊(音譯)感嘆道:“我們做了很多年的試驗(yàn),做了許多合理的猜測(cè),也走了很多彎路,最后終于將多能干細(xì)胞培育成了有功能的人體肌肉,而實(shí)驗(yàn)成功的原因是我們獨(dú)特的細(xì)胞培養(yǎng)條件和三維模型,使細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育比通常采用的二維培養(yǎng)方法更快和更強(qiáng)。
 
  分化的肌肉細(xì)胞與正常肌肉細(xì)胞相關(guān)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)比較
 
  一旦研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞將分化成肌肉細(xì)胞,Bursac的團(tuán)隊(duì)就會(huì)停止提供Pax7信號(hào)分子并開始給予細(xì)胞充分發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)。
 
  研究人員表明,經(jīng)過(guò)兩到四周的三維培養(yǎng),產(chǎn)生的肌肉細(xì)胞會(huì)形成肌肉纖維,并具有收縮和對(duì)外界刺激(如神經(jīng)元輸入的電脈沖和生化信號(hào))做出反應(yīng)的能力,就像原生肌肉組織一樣。研究人員還將新生長(zhǎng)的肌肉纖維植入成年小鼠體內(nèi),實(shí)驗(yàn)顯示肌肉纖維存活了至少三周,并通過(guò)血管逐漸融入實(shí)驗(yàn)老鼠本身的機(jī)體組織。
 
  將分化后的肌細(xì)胞移植入相應(yīng)組織后的表觀及微觀示意圖
 
  現(xiàn)階段存在的問(wèn)題是,分化所產(chǎn)生的肌肉不如原生肌肉組織強(qiáng)健,但是這種干細(xì)胞分化形成的肌肉依然有很大的優(yōu)勢(shì):一是多能干細(xì)胞衍生出的肌纖維能夠生長(zhǎng)“衛(wèi)星樣細(xì)胞”,這是正常成人肌肉損傷修復(fù)所必需的細(xì)胞,以往的研究中肌纖維較少產(chǎn)生這些“衛(wèi)星樣細(xì)胞”;二是該法也能從更少的干細(xì)胞中生長(zhǎng)出比相同活檢細(xì)胞更多的肌肉細(xì)胞。因此使用這種新方法進(jìn)行再生治療意義重大,并為今后罕見疾病模型的建立和個(gè)體化健康研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
 
  “罕見疾病的研究前景尤其令人激動(dòng),”Bursac認(rèn)為,“當(dāng)患有杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥的孩子痊愈而要進(jìn)行肌纖維測(cè)定時(shí),我們可以只取一小部分非肌肉組織,如皮膚或血液,將所獲得的細(xì)胞恢復(fù)到多能狀態(tài),最終生長(zhǎng)出無(wú)數(shù)的功能性肌肉纖維進(jìn)行測(cè)試。”
 
  這項(xiàng)技術(shù)也有望與基因療法結(jié)合在一起。研究人員可以對(duì)病人體內(nèi)的多能干細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)來(lái)修復(fù)基因缺陷,然后培育出完全健康的肌肉組織。而且它可以與更廣泛的靶向基因治療相結(jié)合,治愈更多的疾病。
 
  現(xiàn)在研究人員正在改進(jìn)技術(shù)以培育更強(qiáng)健的肌肉組織,同時(shí)開發(fā)新的罕見肌肉疾病模型。
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