曾經在幹細胞上
這個小的干細胞變成了心臟細胞,這種小的干細胞骨骼,這個小幹細胞具有突變基因,這個小幹細胞沒有……當乾細胞研究開始十年前,它的可能性(從對早期人類發育的啟示到替換有缺陷或患病的細胞)似乎是睡前故事的東西。
但是,國立衛生研究院支持的科學家正在越來越多地了解幹細胞的基本生物學。他們指出了每種類型的獨特特性和潛力:幾乎可以變成任何細胞的胚胎幹細胞,可以變成專門組織或器官細胞的成年干細胞,並誘導多能幹細胞,這些幹細胞被重編程為成熟的成年細胞,以像胚胎一樣作用。
以下是五個發現,說明了研究人員在理解所有乾細胞特徵及其未來命運方面取得了長足進步。
命運的痕跡
直到幾年前,科學家都認為,針對組織類型的基因一直處於休眠狀態,直到干細胞分化為心臟,骨骼,皮膚或其他類型的細胞為止。但是隨後,加利福尼亞大學洛杉磯分校的研究人員發現,蛋白質在多能階段很早就標記了這些基因,當時細胞具有廣泛的未來功能。現在,科學家認為乾細胞分化為不同命運的能力可能取決於這些標記的存在。洞察力可以幫助研究人員更好地理解多能性的性質,並確保幹細胞充分發揮作用,並有能力在接受治療之前測試所需的命運。
僵硬,柔軟和難以壓力
並非所有的干細胞都一樣:就像三頭小豬的房屋一樣,有些似乎是用稻草建造的,而另一些則是用磚塊建造的。布朗大學的科學家確定乾細胞的物理特性可以預測細胞最適合的組織的類型。他們發現最好是由僵硬的干細胞發展出來的。這種脂肪最容易從柔軟的,柔軟的干細胞中形成。並且最好是由具有高粘度的干細胞產生的軟骨細胞,或者對拉伸應力的抗性。在遙遠的未來,研究人員設想了在相同過程中發生的干細胞檢索,分類和治療;修復骨骼的外科醫生可以從患者中提取多餘的脂肪,並選擇在手術部位注射最僵硬的干細胞。
製作心臟細胞的混合物
當灰姑娘的仙女教母將南瓜放進馬車時,她不得不使用正確的咒語。同樣,哄騙幹細胞僅形成他們想要的細胞類型,科學家們已經了解到它採用了正確的公式。加拿大多倫多市McEwen再生醫學中心的研究人員創造了營養素和蛋白質的混合物,刺激人類胚胎幹細胞成為心臟祖細胞或成人心臟細胞的開始階段。然後,這些細胞成長為組成功能性心肌的三種不同類型。這項工作促進了我們對心臟如何發展的理解,並使科學家更接近能夠為治療目的創建心臟組織。它還為研究人員提供了一個關於實驗室菜餚中心臟細胞功能的治療方法的機會。
高貴的犧牲
有時,幹細胞可以變成的最好的東西根本沒有。如果通過暴露於化學物質,輻射,病毒或其他因素來損害其DNA,胚胎幹細胞迅速殺死了自己,以防止隨著細胞分裂而損壞。北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員剛剛描述瞭如何。與成年人不同,人類胚胎幹細胞具有蛋白質Bax的活躍形式,可以通過與其他關鍵蛋白質通信來關閉細胞。為了防止意外的細胞自殺,每個乾細胞都將其“毒蘋果”存儲在高爾基體設備中,在該設備中,它與這些蛋白質相互作用的可能性較小。這種新的理解可以有助於乾細胞療法的發展,也許是在帕金森氏病等疾病中替代損失的細胞。
幹細胞並不是唯一有可能成為其他物質的細胞 - 研究者已經開發了重新編程成人細胞的方法。當科學家對疾病患者的細胞這樣做時,他們可以使用所謂的多能幹細胞研究其疾病並測試潛在的治療方法。例如,西奈山醫學院的研究人員從與心肌病有關或心臟組織腫脹的患者中提取了皮膚細胞。科學家發現,當他們從皮膚樣品中產生幹細胞時,細胞繼續成為患病的心臟細胞。他們的目的是研究這些,以確定為什麼這些心臟細胞生長如此之大,並製定乾預措施,以瞄準它開始的增長。
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