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Cell Rep:发现制造成熟的人心肌细胞的秘密

2017-04-05 来源:生物谷  标签: 掌上医生 喝茶减肥 一天瘦一斤 安全减肥 cps联盟 美容护肤
摘要:当将不成熟的人心肌细胞注射到新生大鼠体内时,它们匹配得上这种啮齿类动物的快速生长周期,并且完全发育。Kass说,这些大鼠起着活的培养器的作用。

  人心肌细胞能够在实验室中制造出来,但是人们一直不能够培养这些不成熟的心肌细胞到它们能够有用的地步。这个难题难倒了再生医学领域的研究人员。

  美国约翰霍普金斯大学医学院教授ChulanKwon说,“你不能够真正地将它们用于再生。”但是,在一项新的研究中,Kwon说,他在新生大鼠中发现了一种解决这个问题的方法。相关研究结果发表在2017年1月10日的CellReports期刊上,论文标题为“NeonatalTransplantationConfersMaturationofPSC-DerivedCardiomyocytesConducivetoModelingCardiomyopathy”。论文通信作者为Kwon和约翰霍普金斯大学教授、心脏学家DavidKass博士。

  当将不成熟的人心肌细胞注射到新生大鼠体内时,它们匹配得上这种啮齿类动物的快速生长周期,并且完全发育。Kass说,这些大鼠起着活的培养器的作用。

  来自美国华盛顿大学、哈佛大学、斯坦福大学和其他机构的研究人员一直在努力解决这个对再生医学至为重要的问题。

  哈佛大学干细胞与再生医学教授RichardLee博士说,“全世界的实验室都在致力于解决这个问题。我们非常激动的是,我们能够制造心肌细胞,但是它们类似于婴儿的心肌细胞。我们想要制造出类似我们的病人(大多数是成年人)的心肌细胞。”

  Lee说,他的团队正在努力揭示促进不成熟的心肌细胞在体内成熟的条件。他称赞了约翰霍普金斯大学的这一发现。

  华盛顿大学的CharlesMurry博士也试图培养这些不成熟的心肌细胞,让它们发育成熟。他说,“我们尝试了很多没用的东西。这有点像爱迪生和他发明的灯泡。”不过,当给这些不成熟的心肌细胞喂食脂肪而不是糖分子时,Murry观察到一些积极的迹象。他说,“但是,我们并未观察到它们返回到它们的自然环境中的情形。”

  在1990年代后期不久,研究人员分离出胚胎干细胞,而且这个领域的人们想知道这个过程是否能够被用来在实验室中培养心肌和有朝一日能够修复因心脏病发作而产生的持久损伤。2007年,研究人员开发出利用皮肤细胞产生诱导性多能干细胞(iPSC)的方法,而且在大约5年后,华盛顿大学的Murry团队诱导这些源自皮肤细胞的ipsC产生不成熟的心肌细胞(或者说早期阶段的心肌细胞)。从这个阶段,研究人员努力让它们完全发育,产生成熟的心肌细胞。这已经证实是很难实现的。

  Kass将这种不成熟的心肌细胞比作为汽车发动机。在未充分发育的状态下,这种发动机虽然存在,但是杂乱无章的,因而它不会发挥作用。

  Kass说,“当你研究正常的心肌细胞时,它是一种非常复杂的组织有序的发动机。每个蛋白必须正确地定位。如果它们是随机地、乱七八糟地和松散地定位在这种细胞的周围,那么这种发动机就不会正常运转。”

  Kwon说,这些未充分发育的心肌细胞的泵血能力大约是成年心肌细胞的1%。他说,“令人沮丧的是,即便你在一年多的时间里在培养皿中培养它们,它们仅是处于胚胎状态。”

  在2013年夏季,他开始利用大鼠开展实验。他以经过基因改造缺乏免疫系统的新生大鼠为研究对象。这确保这些新生大鼠不会排斥外源细胞。不过大鼠心脏太小了。

  他将多达20万个未成熟的人心肌细胞注射到这些大鼠的心脏中。这些人细胞经过绿色荧光蛋白或红色荧光蛋白标记。在大约1周之后,这些细胞保持未成熟的状态。但是在一个月之后,它们似乎发育成熟了。这些研究人员测试了这些细胞,结果发现它们能够像成年心肌细胞那样准确地收缩或跳动。

  这些研究人员猜测两种力量在发挥作用:这些大鼠具有更快的生命周期,更快地促使这些未成熟的心肌细胞发育;这些大鼠的生物信号导致这些细胞跨越成熟的门槛。因此,重要的问题是这些信号到底是什么?

  进一步的发现可能允许他们在培养皿中再现这些信号,并且通过避免棘手的到大鼠心脏中的注射,加快细胞生长。尽管他们的方法是有前景的,但是它在规模上太小而不能够给病人提供太多的帮助。

  这些研究人员正在采取步骤产生更多的成熟心肌细胞。Kwon说,他们将在猪心脏中尝试这种方法。猪心脏比大鼠心脏大,能够容纳更多的移植细胞。

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