干细胞(Stem Cell)是一种原始未分化的细胞,具有再生成为机体各种组织器官的潜能。干细胞存在于许多多细胞的组织里,能经由有丝分裂与分化来分裂成多种的特化细胞,而且可以利用自我更新的功能来产生更多干细胞。
对哺乳动物来说,干细胞分为两大类:胚胎干细胞与成体干细胞;胚胎干细胞取自囊胚里的内细胞团,而成体干细胞则来自各式各样的组织。
20世纪60年代,研究者Ernest A. McCulloch 与 James E. Till 在多伦多大学发现了干细胞,从此科学界便快速开启了对干细胞的研究之旅。干细胞的来源很多,比如脐带血和骨髓等。医学研究者认为干细胞研究(再生医学研究)有潜力通过用于修复特定的组织或生长器官,可以治疗人类的很多疾病。
本文整理了近半年来国际著名杂志Cell、Nature、Science刊登的关于干细胞相关的亮点研究,希望通过此文的学习,读者可以更好地把握当前世界干细胞的研究最新进展。
【1】Stem Cell Reports:干细胞不均等分裂为癌症治疗提供新思路
发表在Stem Cell Reports杂志上的文章称,科学家发现姐妹干细胞的DNA的分子性质有非常大的差异。该研究表明DNA甲基化在姐妹细胞的分化中起重要作用。
伦敦癌症研究中心的科学家开发出一种新型超微分离技术,该技术能够分离姐妹胚胎干细胞。科学家采用该技术分离了小鼠成对的姐妹干细胞,并比较了这些细胞的关键基因表达情况。
科学家发现在正常情况下,成对的姐妹干细胞呈现出非常大的不同,表明这两个细胞功能会出现多样性。科学家进一步发现DNA甲基化是引起姐妹干细胞分化的主要原因。
该文章的通讯作者,伦敦癌症研究中心的Tomoyuki Sawado博士称,之前认为胚胎干细胞分裂过程是对称分裂,但是我们发现分裂而来的姐妹细胞事实上存在诸多不同。该细胞多样性对干细胞应对持续变化环境是有利的。在癌细胞中,该性质让癌细胞能够逃避治疗。如果我们能够控制使细胞产生多样性的DNA甲基化过程,就能够更有效的治疗癌症。
【2】中国欧洲携手联合推动干细胞临床应用技术
自身免疫性疾病(autoimmune diseases)是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。常见的自身免疫病有系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、硬皮病、甲状腺机能亢进、青少年糖尿病、原发性血小板紫癜、自身免疫性溶血性贫血、溃疡性结肠炎以及自身免疫性肝炎、原发性胆汁性肝硬化、多种皮肤病等等,自从20世纪60年代初公认存在自身免疫性疾病以来,现已确认属于这种类型的疾病有40余种。
自身免疫性疾病严重危害着人类健康,成为人类的第三大致病、致死原因,仅次于心脏病和癌症。全球约有5%-8%的人患有自身免疫性疾病,比如美国每年大约有25万人被诊断患有自身免疫性疾病,而女性患自身免疫性疾病的可能性要高于男性,大约有3%的美国人患有自身免疫性疾病,患者数量非常惊人,而我国的自身免疫性疾病患者数量每年呈逐年上升的趋势。
2013年9月24日,首届临床科研领域自身免疫疾病的干细胞治疗中欧论坛在太湖之畔——无锡隆重召开,来自国内外的40名多代表齐聚一堂,共同深入探讨干细产业发展、自身免疫疾病的干细胞临床研究方案、干细胞制品的国际化质量标准及中欧双边临床合作等一系列关键问题。
【3】EMBO J:研究人员成功从小鼠胰腺中分离培养干细胞
Hubrecht研究所Hans Clevers博士为首的研究团队使用3-D培养系统,成功从小鼠胰腺中分离培养干细胞。
科学家们已经成功使得干细胞有能力发展成两种不同类型的细胞,来制造出一个健康的胰腺。研究结果发表在EMBO Journal杂志上,这最终可能导致出现修复受损的β细胞或胰导管细胞的方法。
细胞信号分子Wnts以及一种蛋白质Lgr5对成熟干细胞的产生是必不可少的。然而,这些信号转导途径和分子在成熟胰腺中处于非活动状态。科学家已经找到一种方法来激活Wnt信号通路,从小鼠中分离、生成无限扩张的胰腺干细胞。
通过改变生长条件,研究者可以选择干细胞的两种不同的命运,生成大量生成激素的β细胞或胰管细胞。
工作人员补充说:这项工作处于一个非常早期的阶段,在这样的方法可以用来培养人体细胞之前,仍然需要进一步的实验研究。
【4】Stem Cell:研究发现阻碍脑卒中后神经干细胞再生“元凶”
复旦大学医学神经生物学国家重点实验室、脑科学研究院教授赵冰樵带领研究团队首次发现,脑内一种名叫“caspase-3”的分子,一旦被激活,不仅在人的脑卒中发生初期起“细胞杀手”作用,而且在脑卒中的恢复期继续起破坏作用;研究团队还发现,药物可以抑制caspase-3的破坏作用,从而促进脑卒中后神经干细胞的再生。目前该成果已刊登在最新一期著名学术期刊《干细胞》上。
脑卒中造成的神经功能障碍,临床上至今尚无有效治疗手段。脑损伤后,新生神经干细胞的存活能力和形成成熟神经细胞的能力都非常有限。因此,脑卒中后神经干细胞再生和分化机制研究,以及如何促进神经元的有效新生,如何重塑脑中风后受损的神经功能,一直是困扰脑中风研究领域的重大瓶颈。
赵冰樵团队研究发现,caspase-3是脑内神经干细胞再生的重要抑制分子,也是一种关键的导致正常细胞死亡的执行因子。团队还研究发现,脑卒中虽然引起caspase-3在小鼠脑内神经干细胞中大量聚集,即便采用多种实验手段,这些caspase-3也并不执行让细胞凋亡的功能。他们进一步研究证实,使用药物可以抑制caspase-3的活性,从而促进脑卒中后神经干细胞的再生,并可加快新生神经干细胞向成熟神经细胞即神经元转化,协助脑损伤后的功能修复。