科学家们用干细胞培育出了2种更完善的人体器官

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作者:佚名 发布日期:2018-01-12 10:00

理论上,多能干细胞可以分化成机体各种细胞类型,进而形成身体的所有组织和器官。

多能干细胞是再生医学领域进行细胞替代治疗以及组织/器官再生的基础,对人类医学的发展具有重要意义。

2018年1月,基于多能干细胞的两项科学成果,创造了再生医学领域的新奇迹。经过多年探索,如今科学家们终于可以培育出具有功能的人类肌肉和带有毛囊的皮肤组织。

再生有功能的人类肌肉,科学家终于实现了

1月9日,杜克大学的生物医学工程师在《Nature Communications》杂志发表了最新成果,他们利用多能干细胞成功培育出了具有功能的人骨骼肌,这也是全球的首次成功。

2015年,该研究团队曾培育出了具有功能的肌肉组织,但原材料来自肌肉活检时提取的细胞。此次,他们利用非肌肉组织中的细胞培育出了具有功能的肌肉,为细胞疗法、药物研发等打开了新大门。

该研究的起点为诱导多能干细胞。这些细胞取自成人非肌肉组织,如皮肤或血液,并通过重编程回到了原始状态。随后,科研人员将这些多能干细胞放置于富含Pax7分子的环境中培养,使其发育成为肌肉组织。

利用多能干细胞,科研人员可以培育大量的肌源性祖细胞。这些祖细胞类似于成人肌肉干细胞(也被称为卫星细胞),能够发育成整个肌肉组织。在该研究中,科研人员培育出了对刺激有反应的肌纤维,就像天然肌肉组织一样。此外,他们所采用的独特细胞培养条件和3D基质,使细胞生长和发育速度比常规方法要快很多。

当植入成年小鼠体内,干细胞衍生的肌肉组织不仅能存活下来,还能融入动物的原生组织中。虽然培育出的肌组织含有更多的“卫星细胞”,这对损伤修复十分有利,但这种肌肉组织不如天然肌肉那么健硕。

该研究成果将有助于罕见病模型的构建以及肌肉损伤治疗方案的开发,科研人员希望能够利用干细胞衍生的组织进行再生治疗,或与基因疗法相结合治疗人类疾病。未来仍需开展更深入的研究。
科学家首次用干细胞培育出带毛囊的皮肤组织
经过多年尝试,科学家终于成功利用多能干细胞培育出功能性人类肌肉,这是再生医学领域的一个新突破。1月2日,《Cell Reports》杂志报道了另一项突破性成果——科学家首次用小鼠干细胞培育出带有毛囊的皮肤组织,为理解毛发生长、皮肤癌成因和新药研发提供了新可能。

在过去,尽管科学家们尝试了多种方法来培育皮肤组织,但并未取得理想的结果。此次,利用小鼠多能干细胞,科学家培育出了包含表皮和真皮两层结构的皮肤类器官。当植入小鼠体内时,这种皮肤类器官能够形成毛囊。这些皮肤类器官看起来就像漂在培养基上的小棉絮球,毛囊从小球的各个方向长出来,并且毛囊种类与小鼠皮肤自然生长的毛囊相似。这是以往研究未曾出现过的结果,这项研究也创造了再生医学领域的一个新奇迹。

科研人员认为,小鼠皮肤培育技术有望为培育人类皮肤类器官提供基础。下一步,他们准备接受另一个挑战——如何突破毛发脱落和再生的限制。他们发现,只有两层皮肤细胞以特定的方式聚集在一起,才能长出毛发。如果毛发能在培养基环境中实现自然循环,那么将对新药研发带来重要意义。
展望
科学的脚步永无止境,干细胞带来的奇迹也不再罕见。干细胞科技的进步,不仅破解了多个再生医学难题,还为一些罕见病带来了治疗的新希望。目前,科学家、企业家以及政府等都在大力支持和推进干细胞科技的发展。未来,干细胞将给人类健康带来更多的奇迹!
参考文献:
Engineering human pluripotent stem cells into a functional skeletal muscle tissue Hair Follicle Development in Mouse Pluripotent Stem Cell-Derived Skin Organoids