PANS：科学家利用多能干细胞诱导出临床应用级动脉内皮细胞，或可用于医治心脏病
时间：2017-07-26
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干细胞是人体内一种尚未分化的细胞，具有定向分化成为多种组织器官的能力。人体中含有的多种干细胞中，牙髓干细胞（或称口腔干细胞）的活性最强，其活性是其他来源成体干细胞的三倍以上。科学实验证实，包括牙髓干细胞在内的多种间充质干细胞可有效干预200余种疾病的治疗。
干细胞是人体内一种尚未分化的细胞，具有定向分化成为多种组织器官的能力。人体中含有的多种干细胞中，牙髓干细胞（或称口腔干细胞）的活性最强，其活性是其他来源成体干细胞的三倍以上。科学实验证实，包括牙髓干细胞在内的多种间充质干细胞可有效干预200余种疾病的治疗。
那么，是否能在体外诱导出可用于心脏搭桥的动脉血管呢？近日，来自Morgridge研究所的Jue Zhang教授和胚胎干细胞首席科学家James Thomson教授团队首次利用人多能干细胞诱导出了具有功能的动脉内皮细胞，并有望将它应用于人体。在小鼠胚胎内，研究人员分离出了来自动脉与静脉的内皮细胞，然后用单细胞RNA测序技术寻找那些在动脉内皮细胞分化中起到关键作用的信号通路。研究人员一共找到了42个相关的基因，都与生长因子有关，表明动脉内皮细胞的分化受到生长因子的调控。进一步地，研究人员利用另一项前沿技术——CRISPR基因编辑，“制作”了可用于下一阶段实验的人类胚胎干细胞系。其中一种胚胎干细胞系被引入了标识动脉内皮细胞的红色荧光；另一种胚胎干细胞系则引入了标识静脉内皮细胞的绿色荧光。随后，研究人员在培养皿中添加或是去除不同的生长因子以及其他小分子，最终开发出了一种新的诱导技术，只要使用5种关键生长因子，就能有效诱导动脉内皮细胞的产生。这些诱导出的细胞表达了动脉内皮细胞的一些关键基因，这体现了它们与普通内皮细胞的不同；与静脉内皮细胞相比，它们产生的一氧化氮和消耗的氧气也更多。这些关键数据与原生的冠状动脉细胞如出一辙，表明从生理角度看，诱导动脉内皮细胞和正常细胞没有区别。最后，研究人员构建了心肌梗死小鼠模型，并将诱导动脉内皮细胞注射入小鼠体内。实验发现，这些小鼠的存活率高达83%，显著高于对照组的33%。有趣的是，注射了静脉内皮细胞的小鼠，生存率也有所提高。研究人员认为动脉内皮细胞和静脉内皮细胞可能分别修复了小鼠模型中的动脉和静脉。
未来，这支团队将进一步开发这些细胞系，并试图用更简单的方法带来通用型的、且不会被患者排斥的动脉。如果这一天能够来临，对心血管疾病的治疗而言无疑会是一场革命。
干细胞是再生医学中的重要一员，牙髓干细胞治疗牙周炎、脐带血干细胞治疗脑瘫等多项临床实验的展开，标志着医疗正式进入了再生与重建的时代。针对心脏病，已有临床实验证实，干细胞可有效治疗心肌梗死等疾病。