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干细胞研究为再生医学开新路

日期: 2019-03-05
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3月4日 美媒称,来自卢森堡大学下属的卢森堡系统生物医学中心和德国癌症研究中心的科研人员,日前将老年小鼠大脑中的干细胞恢复了活力。重新恢复活力的干细胞改善了老年小鼠大脑中受伤或患病部位的再生情况。研究人员希望他们的思路可以为再生药物的研发提供新的动力,促进干细胞疗法的发展。

据美国每日科学网站3月1日报道,他们的研究结果3月1日发表在美国《细胞》双周刊上。

构成人类器官的所有细胞都源自干细胞。干细胞分裂产生的细胞发育成特定的组织细胞,形成大脑、肺或骨髓。然而,随着年龄的增长,生物体的干细胞丧失了繁殖能力。许多干细胞陷入了永久的休眠状态。

报道称,为了建立尽可能精确的干细胞行为计算模型,由卢森堡系统生物医学中心的安东尼奥·德尔索尔教授领导的计算生物学小组采用了一种新方法。他说:“干细胞生活在一个小生态区中,与其他细胞和细胞外成分不断互动。在计算机上模拟如此大量分子之间的复杂作用是极其困难的。所以我们改变了方法。我们不再考虑影响干细胞的外部因素,而是开始考虑干细胞在准确界定的生态区中的内部状态。”

这种新方法促成了由计算生物学小组的斯里坎特·拉维钱德兰博士开发的一种新的计算模型:“我们的模型可以确定哪些蛋白质能够决定生态区内特定干细胞的机能状态——即它们是会分裂还是保持休眠。我们的模型依赖于被转录的基因的信息。现代细胞生物学技术使得描摹单细胞分辨率下的基因表达成为可能。”

报道称,以前人们不知道为什么老年小鼠大脑中的大部分干细胞处于休眠状态。卢森堡系统生物医学中心的研究人员从计算模型中发现了一种名为sFRP5的分子,这种分子使老年小鼠的神经干细胞保持不活跃状态,并通过阻断对细胞分化至关重要的Wnt信号通路从而阻止细胞繁殖。

随后,德国癌症研究中心的研究人员在神经干细胞方面久负盛名的专业知识派上了用场:他们首先在培养皿中研究干细胞,然后直接在小鼠身体上研究,并通过实验验证计算结果。在中和sFRP5的作用时,处于休眠状态的干细胞的确开始更积极地增殖。因此,这些干细胞可以再次参与衰老大脑的再生过程。德尔索尔说:“随着sFRP5被消除活性,这些细胞会经历某种更新,因此,老年小鼠大脑中活跃干细胞与休眠干细胞的比例变得几乎和年轻小鼠一样高。”

德尔索尔说:“我们的研究结果是朝着实施基于干细胞的疗法——如治疗神经退行性疾病——迈出的重要一步。我们得以证明,使用计算模型可以确定干细胞特定状态下的基本特征。”这种方法并不局限于研究大脑,它还可以用来模拟其他器官的干细胞。德尔索尔说:“希望这将为再生医学开辟道路。”


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