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Cell Stem Cell八大热点文章(10月)

2016.10.27

  生物通报道:《Cell Stem Cell》杂志是2007年Cell出版社新增两名新成员之一(另外一个杂志是Cell Host & Microbe),这一杂志内容涵盖了从最基本的细胞和发育机制到医疗软件临床应用等整个干细胞生物学研究内容。这一杂志特别关注胚胎干细胞、组织特异性和癌症干细胞的最新成果。《Cell Stem Cell》自创刊以来就倍受关注,影响因子迅速提升,从0一冲至16.826,又达到了22.387。其中最受关注的文章包括:

  Engineering Stem Cell Organoids

  随着CRISPR技术的迅猛发展,美国约翰霍普金斯大学的研究人员开发出一种方法,利用CRISPR技术,有效地将人类干细胞转化为视网膜神经节细胞。这些细胞的死亡和功能障碍可导致一些疾病患者的视力丧失,如青光眼和多发性硬化症。

  最近,德国的研究人员开发出了另一种有效的方法,用小鼠或人类来源的干细胞,制备3D视网膜类器官,其可以模拟器官的组织机构。

  研究人员对迷你视网膜制备程序做了修改,这包括:在眼部发育的早期阶段,将从干细胞制备的视网膜类器官分成三块。这些碎片——看起来像小的半月状,最终成长为视网膜中发现的全套细胞,从而使视网膜类器官的产量增加了高达4倍——相比之前的程序。一块三等分碎片,也能刺激幸存的类器官生长,达到类似于未切的类器官的规模。这些迷你视网膜在培养皿中游来游去,因为它们不附着于表面,因此在发育过程中能更好地反映视网膜组织的结构。

  下一个目标是使这种3D“迷你视网膜”更加复杂,也许通过引入血管,以及使用这些类器官来研究不同神经细胞的再生和功能——特别是来自人类视网膜的神经元。

  Zika Virus Infects Neural Progenitors in the Adult Mouse Brain and Alters Proliferation

  在怀孕期间感染上寨卡病毒(Zika virus, ZIKV)的妈妈产下的婴儿中出现的小头畸形和相关的出生缺陷被认为是正在发生的寨卡病毒爆发所导致的最为严重的后果。然而,与这种蚊子传播的和性传播的病原体相关联的格林-巴利综合症(Guillain-Barré syndrome)和其他的神经疾病的发病率不断增加表明寨卡病毒感染也给成年人带来风险。

  近期的多项研究揭示了寨卡病毒如何感染胎儿脑细胞。如今,在一项新的研究中,来自美国洛克菲勒大学等机构的研究人员和他们的同事们研究了在小鼠体内,寨卡病毒感染如何影响成体脑细胞。事实上,正如对胎儿神经祖细胞那样,寨卡病毒也对成体增殖性神经祖细胞和未成熟的神经元具有偏好性。

  Molecular Criteria for Defining the Naive Human Pluripotent State

  瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和美国的科学家们开发出了一种强大的方法,确定人类胚胎干细胞的特征以及它们的医疗应用潜力。

  干细胞的多能性是将它们用于再生医学和组织工程学的关键。多能性指的是细胞分化为不同细胞类型的能力。这意味着我们要能够可靠地获得、培养和维持完全多能性干细胞。生成处于多能性最早期,即基态(ground)或原始态(naïve)的人类胚胎干细胞非常的困难,而在小鼠细胞中则很容易做到这一点。

  麻省理工学院Rudolf Jaenisch,Salk研究所Joe Ecker,及瑞士洛桑联邦理工学院Didier Trono的三大实验室,现在开发出了一个四步的过程来确定人类胚胎干细胞的准确标记,将它们与精确的发育时间关联起来。

  Targeted Epigenetic Remodeling of Endogenous Loci by CRISPR/Cas9-Based Transcriptional Activators Directly Converts Fibroblasts to Neuronal Cells

  来自美国杜克大学的研究人员开发出一种不再需要导入额外基因拷贝的策略。相反,他们利用一种经过基因修饰的CRISPR/Cas9基因编程技术直接激活已经存在于细胞基因组中的自然拷贝。

  这些早期的研究结果表明相比于永久性地将新的基因加入到宿主细胞基因组中的方法,利用这种经过基因修饰的CRISPR/Cas9方法实现小鼠胚胎成纤维细胞直接变成神经元的转化过程更加完全和更加持久。

  这些神经元细胞可能能够被用来构建神经疾病模型、发现新的治疗方法和开发个人化疗法,而且可能在未来开展细胞疗法。

  Generation of Rejuvenated Antigen-Specific T Cells by Reprogramming to Pluripotency and Redifferentiation

  两个独立的研究小组报告称,他们利用干细胞技术成功再生出大量的、长寿命的患者免疫细胞,这些细胞能够识别它们的特定靶标:HIV感染细胞和癌细胞。两项研究成果有可能帮助开发出新策略,恢复患者衰竭的免疫反应。

  两个研究小组所采用的方法是:利用已知因子将成熟免疫T细胞转化为诱导多能干细胞(iPSCs)。随后研究人员扩增这些iPSCs,之后诱导它们再分化为T细胞。这些新生成的T细胞生长潜能和寿命大大提高,同时保留了它们原有的靶向癌症和HIV感染细胞的能力。这些研究结果表明,采用iPSC技术操控T细胞,对于未来开发出更有效的免疫疗法可能是非常有用的。

  Induced Pluripotent Stem Cells: Past, Present, and Future

  第六篇是山中伸弥(Shinya Yamanaka)的综述文章,他近期由于荣获了2012诺贝尔生理/医学奖而备受瞩目,其此前发表在这篇综述文章也受到了追捧,文章概况了诱导多能干细胞研究的过去,现在和未来。

  文章指出,iPS细胞的发展反映了三大科学主流的交融结合,并由此产生了更多新型研究学科分支。但是关于iPS细胞在功能上,是否与胚胎干细胞一致,还存在众多纷争。要解决这一问题,只能通过科学,而不是政治或者商业。

  Leukemic Stem Cells Evade Chemotherapy by Metabolic Adaptation to an Adipose Tissue Niche

  在许多的癌症类型中,肥胖患者比身材苗条的患者结局要差。现在科罗拉多大学癌症中心发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)的一项研究提出了一种引人注目的假说来解释其原因:研究人员发现白血病干细胞“躲藏”在脂肪组织中,当遭遇化疗挑战时甚至以支持它们生存的一些方式转变了这一组织。似乎白血病不仅利用了脂肪组织来作为盗贼洞穴躲避治疗,还积极地改变了这一洞穴来满足它们的喜好。

  研究小组一开始检测了一个白血病小鼠模型脂肪组织中的癌细胞。未发现预期的常规癌细胞与癌症干细胞的混合物,研究小组发现这一脂肪组织中富集了一些癌症干细胞。它们在那里并非卑贱的鬼鬼祟祟的小偷,而是利用脂肪组织盗贼洞穴的癌症干细胞贼王。不仅在脂肪组织中有着偏高比例的干细胞,这些干细胞还利用了不同于骨髓微环境中干细胞的能量资源——脂肪组织中的这些干细胞利用脂肪酸来为它们的生存和生长提供动力,借助脂肪酸氧化生成能量。事实上,这些脂肪组织干细胞积极向脂肪发送信号,使其经历一个叫做脂肪分解的过程将脂肪酸释放到微环境中。

  Molecular Criteria for Defining the Naive Human Pluripotent State

  瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和美国的科学家们开发出了一种强大的方法,确定人类胚胎干细胞的特征以及它们的医疗应用潜力。

  第一个标准涉及一种严格的检测,看看原始态干细胞对小鼠-人类胚胎的贡献。如果生成的生物体(所谓的“嵌合体”)包含任何人类的DNA,这标志着这些干细胞移植成功。

  第二个标准是检测450万个称作为“转座子”的RNA生物标记物的表达谱,转座子是可以在基因组中四处移动的遗传元件——事实上,它们构成了一半的人类基因组。由于它们可以通过将自身插入到基因中引起危险的突变,在胚胎早期发育阶段转座子实际上受到抑制。然而,一些转座子也调控了基因表达,在维持生物体稳态中起至关重要的作用。研究人员证实分析在干细胞中活化的转座子是它们多能性阶段一个极其敏感和高度可重复的指标。

  第三个标准的焦点是这些细胞的DNA甲基化状态,相比于始发态(primed)胚胎干细胞,原始态胚胎干细胞中DNA甲基化较低。最后,第四个标准是女性原始态细胞中X染色体的表观遗传状态,其与人类植入前胚胎相似。

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