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用于移植的自我更新造血干细胞

威尔康奈尔医学研究所的研究人员发现了一种创新的方法,可以从血管中容易获得的细胞中无限制地提供健康的血细胞。这一成就标志着任何研究小组首次产生这种造血干细胞。

“这是一个改变游戏规则的突破,它不仅使我们更接近治疗血液疾病,而且还破译了干细胞自我更新机制的复杂生物学,”资深作者沙恩拉菲(Anshin干细胞研究所所长)博士说。 ,再生医学科主任和威尔康奈尔医学院的Arthur B。 Belfer教授。

“这令人兴奋,因为它为我们提供了一条途径,可以帮助我们治疗遗传和获得性血液疾病的临床有用数量的正常干细胞,”共同资深作者Joseph Scandura博士补充道,威尔康奈尔医学银骨髓增生肿瘤中心的医学和科学主任。

造血干细胞(HSCs)是长效细胞,可成熟为所有类型的血细胞:白细胞,红细胞和血小板。数十亿的循环血细胞不能在体内存活很长时间,必须不断补充。如果不发生这种情况,可能会出现严重的血液疾病,如贫血,出血或危及生命的感染。HSC的一个特殊属性是它们还可以“自我更新”以形成更多的HSC。这个属性只允许几千个HSC生产一个人一生中所有的血细胞。

研究人员一直希望找到一种方法来使身体产生健康的HSC,以治愈这些疾病。但这一点从未实现过,部分原因是科学家们无法设计出一个培育环境,在此环境中干细胞可以转化为新的,持久的细胞 - 直到现在。

在5月17日出版的“自然”杂志上发表的一篇论文中,Rafii博士和他的同事展示了一种方法,可以有效地将所有血管(称为血管内皮细胞)的细胞转化为丰富的,功能齐全的HSC,这些HSC可以移植以产生终生的新血管供应。 ,健康的血细胞。该研究小组还发现,特殊类型的内皮细胞可以作为培养环境,称为血管生态位细胞,并且他们编排了新转化的HSCs的自我更新。这一发现可能解决再生和生殖医学中最长期的问题之一:干细胞如何不断补充其供应?

该研究小组在2014年的一项自然研究中表明,将成人血管内皮细胞转化为造血细胞是可行的。然而,该团队无法证明他们已经产生了真正的HSC,因为人类HSC的功能和再生潜力只能通过将细胞移植到小鼠中来近似,而小鼠并不真正模仿人类生物学。

为了解决这个问题,该团队将他们的转换方法应用于具有正常免疫功能的小鼠血液移植模型,并且可以对HSC潜力的确切证据进行严格测试。研究人员从易于接近的成年小鼠器官中分离出血管内皮细胞,并指示他们过量产生与血液干细胞功能相关的某些蛋白质。使这些重编程细胞生长并与工程血管壁龛共培养繁殖。然后将重编程的HSC作为单个细胞移植到已经被照射以破坏其所有血液形成和免疫系统的小鼠中,然后监测它们是否会自我更新并产生健康的血细胞。

与Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Al-Saud计算生物医学研究所副主任Olivier Elemento博士和基因组服务主任Jenny Xiang博士合作,Rafii博士及其团队也表明重新编程HSC及其分化后代 - 包括白细胞和红细胞以及免疫细胞 - 被赋予与正常成体干细胞相同的遗传属性。这些发现表明,重编程过程导致真正的HSC的产生,其具有与正常成体HSC非常相似的遗传特征。

值得注意的是,转换过程产生了大量可移植的HSC,这些HSC在其寿命期间使小鼠的整个血液系统再生,这种现象称为植入。“我们开发了一种功能完备且持久的血液系统,”主要作者,医学和生殖医学讲师Raphael Lis博士说道,他是威尔康奈尔医学院的医学和生殖医学教授。此外,HSC嫁接小鼠开发了免疫系统的所有工作组件。“这在临床上很重要,因为重新编程的细胞可以移植,让患者在骨髓移植后对抗感染,”Lis博士说。

研究中的小鼠继续过正常生活并死于自然死亡,没有白血病或任何其他血液疾病的迹象。“这在临床上很重要,因为重新编程的细胞可以移植,让患者在骨髓移植后对抗感染,”Lis博士说。研究中的小鼠继续过正常生活并死于自然死亡,没有白血病或任何其他血液疾病的迹象。“这在临床上很重要,因为重新编程的细胞可以移植,让患者在骨髓移植后对抗感染,”Lis博士说。研究中的小鼠继续过正常生活并死于自然死亡,没有白血病或任何其他血液疾病的迹象。

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