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干細胞新突破!血液中分離多能干細胞誘導分化形成肌肉細胞!

2018-01-11 來(lái)源:中美腫瘤會(huì )診中心  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:研究人員可以對病人體內的多能干細胞進(jìn)行誘導來(lái)修復基因缺陷,然后培育出完全健康的肌肉組織

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

 
  這項研究以題為《Engineeringhumanpluripotentstemcellsintoafunctionalskeletalmuscletissue》的文章發(fā)表在了《NatureCommunication》上。
 
  這項研究是以2015年杜克大學(xué)的研究為基礎的,當時(shí)科研人員從肌肉活檢細胞中培育出第一個(gè)具有功能的人體肌肉組織。他們從肌肉活檢樣本小細胞(成肌細胞)開(kāi)始,將這些成肌細胞多次折疊,使其生長(cháng)成為一個(gè)支撐性的三維支架,然后在內部填充具有營(yíng)養的凝膠,使其形成具有功能的人體肌肉纖維。但是成肌細胞已經(jīng)超出了干細胞的范疇,本質(zhì)上還是將肌肉細胞在體外培育成肌肉組織。
 
  但在這項新的研究中,研究人員使用的是人類(lèi)誘導的多能干細胞。這些細胞取自成人的非肌肉組織,如皮膚或血液,并通過(guò)重新編程以恢復細胞的原始狀態(tài)。“多能干細胞可以分化成為我們身體中的所有現有細胞,可以讓我們的肌源性祖細胞數量不受限制。”杜克大學(xué)生物醫學(xué)工程教授NenadBursac激動(dòng)地說(shuō)道,“這些祖細胞類(lèi)似于成人肌肉干細胞,被稱(chēng)為‘衛星細胞’,理論上可以從單個(gè)細胞,生長(cháng)成為整個(gè)肌肉。”
 
  生物醫學(xué)工程師從誘導多能干細胞中培育出第一個(gè)功能正常的人體骨骼
 
  當多能干細胞再生長(cháng)時(shí),科研人員通過(guò)加入大量的被稱(chēng)為Pax7的信號分子使其分化為肌肉細胞。
 
  Pax7的加入及實(shí)驗結果
 
  隨著(zhù)該細胞的增殖,它們變得與正常肌肉細胞非常相似,但不如成年肌肉細胞那么健壯。
 
  Bursac實(shí)驗室的博士后研究員,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,做了許多合理的猜測,也走了很多彎路,最后終于將多能干細胞培育成了有功能的人體肌肉,而實(shí)驗成功的原因是我們獨特的細胞培養條件和三維模型,使細胞生長(cháng)和發(fā)育比通常采用的二維培養方法更快和更強。
 
  分化的肌肉細胞與正常肌肉細胞相關(guān)指標的實(shí)驗比較
 
  一旦研究人員發(fā)現細胞將分化成肌肉細胞,Bursac的團隊就會(huì )停止提供Pax7信號分子并開(kāi)始給予細胞充分發(fā)育所需的營(yíng)養。
 
  研究人員表明,經(jīng)過(guò)兩到四周的三維培養,產(chǎn)生的肌肉細胞會(huì )形成肌肉纖維,并具有收縮和對外界刺激(如神經(jīng)元輸入的電脈沖和生化信號)做出反應的能力,就像原生肌肉組織一樣。研究人員還將新生長(cháng)的肌肉纖維植入成年小鼠體內,實(shí)驗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)驗老鼠本身的機體組織。
 
  將分化后的肌細胞移植入相應組織后的表觀(guān)及微觀(guān)示意圖
 
  現階段存在的問(wèn)題是,分化所產(chǎn)生的肌肉不如原生肌肉組織強健,但是這種干細胞分化形成的肌肉依然有很大的優(yōu)勢:一是多能干細胞衍生出的肌纖維能夠生長(cháng)“衛星樣細胞”,這是正常成人肌肉損傷修復所必需的細胞,以往的研究中肌纖維較少產(chǎn)生這些“衛星樣細胞”;二是該法也能從更少的干細胞中生長(cháng)出比相同活檢細胞更多的肌肉細胞。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(jiàn)疾病模型的建立和個(gè)體化健康研究打下了堅實(shí)的基礎。
 
  “罕見(jiàn)疾病的研究前景尤其令人激動(dòng),”Bursac認為,“當患有杜氏肌營(yíng)養不良癥的孩子痊愈而要進(jìn)行肌纖維測定時(shí),我們可以只取一小部分非肌肉組織,如皮膚或血液,將所獲得的細胞恢復到多能狀態(tài),最終生長(cháng)出無(wú)數的功能性肌肉纖維進(jìn)行測試。”
 
  這項技術(shù)也有望與基因療法結合在一起。研究人員可以對病人體內的多能干細胞進(jìn)行誘導來(lái)修復基因缺陷,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合,治愈更多的疾病。
 
  現在研究人員正在改進(jìn)技術(shù)以培育更強健的肌肉組織,同時(shí)開(kāi)發(fā)新的罕見(jiàn)肌肉疾病模型。
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