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华人女学者连发干细胞研究成果

2015.6.04

  2015年二月份,Cell子刊《Stem Cell Reports》刊登了美国威尔康奈尔医学院Shuibing Chen博士带领的一项研究成果。在这项研究中,研究人员利用一种包含人类胚胎干细胞(hESC)衍生祖细胞和内皮细胞的共培养系统,探讨了内皮细胞在人类发育过程中的确切功能。延伸阅读:优化干细胞培养基的新策略。

  结果发现,内皮细胞在胰腺发育中发挥一种阶段依赖性的作用,在该过程中,它们通过分泌EGFL7,保持胰腺祖细胞的自我更新,EGFL7的过度表达可增加胰腺祖细胞的增殖。这些研究不仅确定了EGFL7作为调控分子,参与内皮细胞和胰腺上皮细胞之间的串扰,而且为利用hESC逐步分化来解析器官发生控制信号的阶段依赖性作用,提供了一种范例。

  本文通讯作者、威尔康奈尔医学院助理教授Shuibing Chen博士,1999年毕业于清华大学,2002年在清华大学获得硕士学位,2006年在美国斯克里普斯研究所Kellogg School of Science and Technology获博士学位。主要研究方向为,利用化学和生物学手段,操纵干细胞命运,并产生可以用于移植研究的功能性组织和器官。当前的主要研究重点是人类多能干细胞(PSCs),其研究成果多次发表在Nature Chemical Biology、PNAS、Cell Stem cell等国际知名期刊。

  五月二十八日,Shuibing Chen博士以共同通讯作者的身份,在《Stem Cell Reports》又发表一项重要研究成果。在这项研究中,研究人员首次有效地产生了大量罕见细胞——心脏传导细胞,这些细胞位于推动心腔收缩的系统中。这项成果可能是朝着“利用一个人自身细胞修复不规则心跳(称为心律失常)”迈出的第一步。

  本文另一位共同通讯作者、威尔康奈尔医学院外科系Todd Evans教授指出,这项研究利用小鼠细胞,将使我们能够开发出人类心脏细胞,并测试它们在修复受损心脏中的功能。在人的一生当中心脏跳动数十亿次,所以毫不奇怪,心跳不规则的发展可导致多种心脏疾病。但这些疾病的治疗是昂贵的,而且往往是无效的。

  Evans介绍说,政府每年为心律失常相关疾病支付超过30亿美元。尽管这项巨大的费用,我们仍然没有足够可用的治疗方法。例如,人工心脏起搏器是经常使用的,但这些可能会失败,尤其是用于治疗儿童时具有挑战性。

  一种解决方案是诱导患者自己的细胞,产生心脏传导系统(CCS,维持有规律的心跳)中特定类型的细胞。Evans表示,我们可以想象,有一天使用这些细胞来制备补丁,替换有缺陷的传导纤维。当然这还有很长的路要走,我们需要研究如何诱导它们与其余的CCS正确整合。但在此之前,我们甚至不能产生这类细胞,现在我们能够以一种可扩展的方式做到这一点,所以这样的临床前研究是可行的。

  该研究小组的第一个目标是,提高诱导小鼠胚胎干细胞成为CCS细胞的效率。他们制备了小鼠的干细胞,这些干细胞表达一个可量化的CCS标记基因。这使他们能够测量有多少胚细胞变成CCS细胞。通过筛选约5000个小分子,研究人员发现,有一个分子可增强这个标记基因的表达。这个分子推动30%以上的分化细胞变成罕见细胞——称为浦肯野细胞,它们是传导系统的终端部分,与工作的肌细胞结合。以前,只有不到1%的细胞分化成这些浦肯野细胞。

  这个小分子通过激活cAMP信号通路而起作用,从而有助于推动胚胎细胞分化,Evans称,这是非常具有成药性的,从而意味着我们能够找到一种方式,在需要生产CCS细胞的时候打开这个通路。

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