【盘点】2016年3月份推荐的干细胞研究

林辉

2016-03-31 生物谷) m. o# A7 \. a) y) H
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+ ~6 J% x1 a( ^; o9 I" z1、Nature：重大突破！首次制造出人单倍体胚胎干细胞!
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在一项新的研究中，来自以色列耶路撒冷希伯来大学、美国哥伦比亚大学医学中心和纽约干细胞基金会研究所的研究人员成功地产生一种新类型的胚胎干细胞，它只携带单拷贝人类基因组，而不是通常在正常干细胞中发现的两个拷贝人类基因组。相关研究结果于2016年3月16日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Derivation and differentiation of haploid human embryonic stem cells”。! }3 Z# M4 Z: K. S+ f" a

3 R- ]% w, U0 {! T6 o7 r+ |之前利用人卵细胞产生胚胎干细胞的努力可导致双倍体干细胞产生。在这项研究中，研究人员促进未受精的人卵细胞发生分裂。他们然后利用一种荧光染料标记DNA，分离出这些单倍体胚胎干细胞，其中它们散落在更多的二倍体细胞中间。
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研究人员证实这些单倍体胚胎干细胞是多能性的，这意味着它们能够分化为很多其他类型的细胞，包括神经细胞、心脏细胞和胰腺细胞，同时保持着单套染色体。
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2. Cell Stem Cell：寨卡病毒新威胁！感染并杀死神经干细胞0 p' J- T* H  Q4 c
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; d' [, w- c2 f5 e, J# _在一项新的研究中，研究人员发现，实验室培养的人神经祖细胞（neural progenitor cell, 也译作神经前体细胞）---它们能够产生在大脑中发现的神经元和胶质细胞---能够被寨卡病毒（Zika virus）毒株感染和杀死。这项初步研究首次提示着孕妇感染寨卡病毒如何可能导致她们的婴儿患上头小畸型（microcephaly），即一种大脑和头颅不能按照正常速度生长的神经疾病。相关研究结果于2016年3月4日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Zika Virus Infects Human Cortical Neural Progenitors and Attenuates Their Growth”。
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3. Nature：重大突破！我国科学家利用内源性干细胞治愈先天性白内障
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在一项新的研究中，来自中国中山大学、四川大学、广州市康瑞生物科技有限公司和美国加州大学圣地亚哥分校、德州大学西南医学中心、哈佛大学医学院的研究人员开发出一种新的再生医学方法，即移除婴儿眼睛中的先天性白内障，从而允许剩余的干细胞再生出功能性的晶状体。0 H8 Y* P1 a6 ]1 r, t
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这种治疗方法已在动物和小型人类临床试验中进行过测试，要比当前的标准疗法具有更少的手术并发症，而且就12名接受这种新手术治疗的儿童白内障患者而言，它导致具有极好视觉功能的晶状体再生。相关研究结果于2016年3月9日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Lens regeneration using endogenous stem cells with gain of visual function”。论文通信作者为来自中山大学中山眼科中心眼科学国家重点实验室的刘奕志（Yizhi Liu）教授和张康（Kang Zhang）教授，其中张康也是加州大学圣地亚哥分校医学院教授。
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在模式动物体内证实LECs的再生潜力后，研究人员开发出一种新的微创手术方法，该方法保持晶状体囊（lens capsule）---一种有助赋予晶状体发挥功能所需形状的膜---的完整性，同时还找到一种激活LECs生长的方法，形成新的具有视觉功能的晶状体。. U/ m! q% v$ N" ?
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在随后针对白内障动物的测试和小型人类临床试验中，研究人员发现这种新的外科手术允许也已存在的LECs再生出功能性的晶状体。特别地，这项人类临床试验涉及12名年龄在2岁以下的接受这种新方法治疗的婴儿，以及25名类似的接受目前标准手术治疗的婴儿。作为对照组的后者具有更高的术后炎症发生率，早期发作的眼内高压和增加的晶状体混浊。8 L5 W3 P! Q3 L* z2 x
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4. Nature：重大突破！人诱导性多能干细胞移植恢复兔子视力8 U# a5 R; a* o6 G1 K9 T9 c% L8 y5 P

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在一项新的研究中，来自日本大阪大学和英国卡迪夫大学的研究人员以一种反映整个眼睛发育的方式证实利用人干细胞产生几种关键类型的眼组织是可行的。) @/ p7 M8 Y" T( w

# s: s( h! |1 E' p# ~0 z经证实，当移植到角膜盲（corneal blindness）模式动物眼睛中时，这些眼组织能够修复受损的眼睛前部，恢复视力。研究人员说，这些发现有望为旨在恢复人类丧失或受损的视力的眼前移植（anterior eye transplantation）临床试验铺平道路。相关研究结果于2016年3月9日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Co-ordinated ocular development from human iPS cells and recovery of corneal function”。6 r2 i* j2 {- c
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在这项最新的研究中，研究人员报道了，利用人诱导性多能干细胞（iPSCs）产生的眼部细胞可产生自我形成的外胚层自主性多区（self-formed ectodermal autonomous multi-zone, SEAM）结构，而且不同区内的细胞位置指示着眼睛中的多种细胞系，如眼表面外胚层细胞、晶状体细胞、神经视网膜细胞和视网膜色素上皮细胞。
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研究人员还能够证实利用人iPSCs制造出的角膜上皮细胞可在体外培养，然后将它们移植到实验性诱导失明的兔子眼睛中，从而修复受损的眼睛前部。论文共同作者、卡迪夫大学视光学与视觉科学学院教授Andrew Quantock说，“这项研究证实多种类型的人干细胞衍生细胞能够呈现出角膜、晶状体和视网膜的特征。” ) P9 p6 k; L* d: z; |
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' Q% d9 H% O! {5. PNAS：“杀不死”的癌症干细胞 低氧环境下竟然还能存活！5 C0 e0 u+ Z  W/ {* l3 F- j
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近日，来自美国约翰斯霍普金斯大学的研究人员利用人类乳腺癌细胞和小鼠模型研究了癌症干细胞究竟如何在低氧情况下生存。一直以来，癌症干细胞的增殖都被看作是癌症治疗的主要障碍。
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研究人员首先使用了两种人类乳腺癌细胞系进行研究，他们发现低氧能够诱导HIF蛋白表达，进而开启一种叫做ALKBH5的基因，该基因的产物能够移除NANOG mRNA上的甲基基团，抑制NANOG mRNA的降解。如果抑制ALKBH5蛋白的合成，NANOG的水平以及癌症干细胞的数目就会减少；而过表达ALKBH5则可以在无低氧暴露的情况下降低NANOG mRNA的甲基化水平，并增加乳腺癌干细胞的数目。' J4 r$ Q7 H+ k& ~
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最后，研究人员将1000个三阴性乳腺癌细胞注射到小鼠的乳腺脂肪垫中，结果发现注射缺失ALKBH5的细胞的小鼠肿瘤形成率只有43%（14只小鼠中仅有6只形成肿瘤），而注射正常癌细胞的小鼠全部形成肿瘤。这表明ALKBH5能够帮助维持癌症干细胞以及它们的肿瘤形成能力。; ^; ~- K. H+ q5 E8 o% \
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6. Stem Cells：研究人员使用干细胞识别与青光眼有关的细胞过程
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使用源于人类皮肤细胞的干细胞，印第安纳大学与普渡大学印第安纳波利斯联合分校（Indiana University-Purdue University Indianapolis，IUPUI）医学院生物学助理教授Jason Meyer领导的研究人员们成功演示了将干细胞转化为视网膜神经节细胞（RGCs）的能力。他们的目标是开发疗法以预防或治疗青光眼。
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这项最新在线发表于《Stem Cells》期刊的研究中，IUPUI研究人员从罹患遗传形式青光眼的患者和健康志愿者那里获得皮肤细胞活检组织，并将这些皮肤细胞重新编程为多能干细胞。研究人员随后指导这些干细胞成为RGCs，此时这些细胞开始出现RGCs特有的特性--但患者细胞和健康人细胞的这些特性有所不同。+ ~# y' E0 h  w
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7. Stem Cells：干细胞缺乏是女性复发性流产的元凶/ C0 C# N0 E5 p% M

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+ m0 p0 |) C  G4 W: h在一项新的研究中，来自英国华威大学等机构的研究人员发现人子宫内膜（womb lining）中的干细胞缺乏导致上千名女性反复性流产。相关研究结果发表在2016年2月那期Stem Cells期刊上，论文标题为“Loss of Endometrial Plasticity in Recurrent Pregnancy Loss”。, n* t+ c; a5 Z! T6 z! T% W! N/ L0 N

. ?9 X! s2 Q- b6 [: @在这项研究中，研究人员发现人子宫内膜中，缺乏一种被称作人子宫内膜基质细胞（human endometrial stromal cells，HESCs）的干细胞很可能加快子宫内膜老化，从而导致一些人妊娠失败。
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研究人员发现一种干细胞典型特征的表观遗传标记在利用从反复性流产女性患者体内获取的子宫内内膜活组织在体外建立的培养物中缺失了。确实，相比于对照的正常人群，从反复性流产女性患者子宫内膜中只能分离出来更少的干细胞。$ X: Q0 j3 y( c; h4 O/ Q, v3 C

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7 @1 h2 q# a& T1 E; X* A$ O/ B4 K8. Nat Commun：重大突破！人诱导性多能干细胞制造效率提高20多倍！
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在一项新的研究中，来自美国阿拉巴马大学伯明翰分校的Kejin Hu博士及其同事们发现一种重编程因子可将皮肤成纤维细胞重编程为人iPSCs的效率增加了20多倍，将重编程时间缩短几天，同时提高重编程质量。相关研究结果于2016年3月7日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“The acetyllysine reader BRD3R promotes human nuclear reprogramming and regulates mitosis”。
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2 [& s& X7 E0 ~4 z' ?. h9 n在这项研究中，Hu和同事们描述了他们成功地寻找到一种增加这种制造效率和缩短细胞重编程时间的重编程因子。这种重编程因子是一种被称作BRD3R的激酶家族蛋白，该蛋白读取染色体中的乙酰化组蛋白信息。
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/ S! s4 |3 X! K9 _8 E. ]9. JASN：肾脏干细胞新来源---早产儿尿液
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2 o; Y* X! ]/ G4 P# ]8 H5 z根据一项新的研究，从早产儿尿液中非侵入式收集的肾脏祖细胞（kidney progenitor cells, 也译作肾脏前体细胞）可能导致人们在针对肾病和肾损伤病人的再生性肾脏修复方面取得突破。相关研究结果于2016年3月3日在线发表在Journal of the American Society of Nephrology期刊上，论文标题为“Urine of Preterm Neonates as a Novel Source of Kidney Progenitor Cells”。
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5 ?% D5 U& b9 c7 g为了解决这个问题，来自比利时天主教鲁汶大学的Elena Levtchenko博士、Fanny Oliveira Arcolino理科硕士及其同事们研究了健康成年人尿液中是否存在干细胞或肾脏祖细胞，然而，他们发现在肾脏成熟后，这些未分化的细胞非常罕见。“因此，我们认为早产婴儿的尿液可能是一种更好的替代选择，这是因为他们的肾脏仍然处于发育之中”， Levtchenko解释道，“我们收集了出生一天后的早产新生儿的尿液，结果发现在50%的情形下，尿液样品含有肾脏祖细胞。”这些祖细胞能够分化为成熟的肾细胞，而且也具有阻止细胞死亡的防御机制。/ c0 C; \& J8 j* O- ^' U

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6 _" C1 {' p( D. e& x1 }$ K10. Nat Commun：新方法更高效地收集造血干细胞
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7 O9 \2 }3 r7 A在一项新的研究中，来自澳大利亚联邦科学与工业研究协会（CSIRO）和莫纳什大学的研究人员开发出一种新的造血干细胞收集方法，该方法并不那么侵入性，能够降低获得足够造血干细胞数量所需的时间，而且也不需要使用G-CSF。相关研究结果于2016年3月15日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“Therapeutic targeting and rapid mobilization of endosteal HSC using a small molecule integrin antagonist”。
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研究人员证实在这种方法中，一种新发现的小分子拮抗剂[N-(benzenesulfonyl)-L-prolyl-L-O-(1-pyrrolidinylcarbonyl)tyrosine) ，BOP]
& W" p5 S- v! ]: P靶向作用于α9β1/α4β1整合素，可将在骨髓中发现的造血干细胞快速地动员到血液中，当BOP与现存的一种小分子（AMD3100）组合使用时，效果更好。