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德意志研商人士发掘肠道干细胞受到损害后的自

2020-03-11 23:54

作者:张毅荣 来源:新华网 发布时间:2019/11/10 15:43:48 选择字号:小 中 大 德国研究人员发现肠道干细胞受损后的自愈机制

内容摘要:美国密苏里大学的科学家将人体多功能干细胞移植进经过遗传改造的猪体内,之后发现移植到猪体内的人体干细胞茁壮成长,这一现象有助于科学家进一步加快干细胞治疗的研究。 ...

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新华社柏林11月9日电肠道干细胞负责肠壁的恢复再生,但干细胞本身也有可能被感染损伤。德国一项新研究日前揭示了这种情况下的人体自愈机制,有望为治疗急慢性肠道炎症提供新思路。

对研究干细胞疗效的医学专家来说,最大的挑战在于,移植物或细胞常常被主体排斥,这就使一些有潜力挽救生命的疗法进展缓慢。但现在,美国科学家或许消灭了这一“拦路虎”,他们将人体多功能干细胞移植进经过遗传改造的猪体内,不仅没有出现排斥现象,这些干细胞还在“新家”茁壮成长。

苏黎世大学的研究人员发现了结肠干细胞生态位的特征。利基包括激活相邻肠上皮干细胞的特殊细胞,并负责其持续更新。没有激活信号,上皮细胞就会消失。如果它不断被激活,癌症的早期阶段就会发展。这一发现有助于提高我们对肠癌和炎症的认识。

通常情况下,当肠壁细胞受损发炎时,位于肠黏膜深处的肠道干细胞便会加速增殖,产生子细胞替代受损的肠壁细胞,恢复肠道的屏障保护功能。但如果肠道干细胞自身也受到感染会怎样呢? 来自德国柏林沙里泰大学医院和马克斯普朗克研究所的研究人员发现,此时直接位于受损肠壁细胞层下的肌肉细胞会起到关键作用。

论文发表在最新一期的美国《国家科学院学报》上,研究人员表示,最新成果意味着,我们朝着用干细胞治疗和治愈多种慢性疾病更近了一步。

人体肠道不断更新。单独在结肠 - 最后1.5米的胃肠道 - 每天更换100亿个上皮细胞。肠上皮是形成小肠和大肠内层的细胞层,负责吸收营养。再生过程由干细胞驱动,干细胞存在于上皮的小褶皱(隐窝)中,在那里它们与产生驱动再生所需信号的其他细胞接触。维持干细胞的关键激活信号称为Wnt。

研究人员日前在英国《自然通讯》杂志上发表文章报告说,他们通过动物实验发现,位于受损肠壁细胞层下的肌肉细胞能在干细胞功能受损时释放一种名为R-spondin 3的信号传导蛋白,让其余的健康细胞承担起干细胞的任务,增殖产生子细胞,修复受损区域组织。

“主体对移植细胞或移植物的排斥是医学研究人员面临的巨大障碍。”该研究的领导者、美国密苏里大学动物科学和生物化学教授迈克尔·罗伯茨对物理学家组织网表示:“最新研究表明,猪会接受并‘拥抱’移植细胞,如此一来,我们现在能进一步加快干细胞治疗的研究了。”

结肠干细胞在没有信号的情况下死亡

领导这项研究的沙里泰大学医院肝病学与肠胃病学专家米夏埃尔 西加尔表示,这个结果表明人体在正常的肠道干细胞修复机制失灵时,还会启动 紧急预案。但如果紧急预案不能顺利进行,严重的肠道炎症甚至会威胁生命。所以在临床上看到有些肠道炎症会很快治愈,而有些却会转为慢性的复杂病症。

在最新实验中,研究人员将人体多功能干细胞移植进由该大学生殖生理学教授兰德尔·普拉瑟研制出的转基因猪体内。普拉瑟专门制造出的这种猪拥有的免疫系统,使其能接受所有的移植物而不会出现排斥。研究表明,猪并不排斥外来的人体干细胞,而且,这些干细胞在“新家”也能蓬勃地生长发育。普拉瑟说,用猪进行实验,取得此类成功非常重要,因为与其它实验动物相比,猪与人类更接近。

一组UZH研究人员,包括分子生命科学研究所的Konrad Basler,现已发现了负责向干细胞提供激活信号的细胞。这些所谓的Gli1阳性细胞围绕上皮细胞中的隐窝,从而形成干细胞壁龛。科学家们在小鼠身上进行了研究,证明这些细胞在形成和修复肠上皮细胞中发挥着重要作用。如果Gli1阳性细胞被消除或不能分泌Wnt蛋白,则激活信号丢失。因此,结肠的干细胞以及上皮细胞将会灭亡,并且有机体会死亡,巴斯勒说。

西加尔表示:如果我们能找到激活这种肠道紧急自愈机制的方法,也许会对治疗肠道疾病产生积极影响。

普拉瑟解释道:“很多医学研究人员更喜欢使用猪进行研究,因为从解剖学上来说,猪比老鼠更接近人类;猪的大小也更接近人类;而且,猪与人对健康威胁的反应比较类似。这意味着,在猪身上进行的测试和治疗更可能与在人体上进行的研究产生类似的结果。”

长期持续激活会导致结肠癌

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罗伯茨表示:“最新研究为全球的科学家们打开了一扇新的窗户,这意味着,我们朝着用干细胞治疗和治愈多种慢性疾病更近了一步。”

当干细胞被驱使不断分裂时,肠上皮的均衡调节也变得明显有多么重要。如果过度刺激Wnt信号传导,则干细胞以不受控制的方式分裂。在Wnt信号通路中发生突变的小鼠会形成息肉,结肠癌随后会发展成息,分子生物学家补充道。人类也是如此。

新闻扩展:

生态位细胞也负责组织修复

轻松复明!澳大利亚科学家发明干细胞隐形眼镜

在进一步的测试中,研究人员检查了干细胞生态位中细胞对结肠炎症反应的行为。在这种情况下,比健康动物更多的上皮细胞丢失。因此,对新细胞的需求更大,因为组织不仅必须维持而且还需要修复。研究人员观察到,Gli1阳性细胞的数量随着发炎的结肠而显着增加。因此,我们发现的细胞不仅对健康生物有必要,而且在修复受损的肠上皮细胞时也是必不可少的,Basler说。因此,结肠干细胞生态位的发现和描述与从炎症到癌症的一系列肠道疾病有关。

据报道,因眼角膜病变而致盲者出现复明佳音。澳大利亚科学家成功利用干细胞技术,协助修复受损角膜,是全球首次。患者无需接受大型手术,更不用担心出现排斥反应,只需戴上特制的隐形眼镜,数周后就能重见光明。

澳大利亚悉尼新南威尔士大学的研究小组,邀请3名患有角膜病变的男女接受干细胞疗法测试。研究人员先从患者视力良好的眼睛中抽取微量干细胞,培植在特制的医学隐形眼镜上。10天后,研究人员再将覆盖有干细胞的隐形眼镜,安放在患者受损的眼睛上,待干细胞自行修复角膜组织,只需3周便能完成治疗。

干细胞可修复肠道结构 治愈肠道损伤

从羊水中提取的干细胞可能会治愈新生儿的致命性肠损伤。

在实验过程中,科学家在老鼠身上使用了这种干细胞以修复肠道结构。

同样的技术可以为婴儿患有的条件坏死性小肠结肠炎寻找到新的治疗办法。

条件坏死性小肠结肠炎是最常见的急性胃肠炎,新生儿往往容易感染到这种疾病。在英国,该疾病导致的死亡率高达15%至30%。一旦患有该病,除了接受现有的手术别无他法。一些婴儿最终不得不接受肠移植。

新的研究将羊水干细胞注入患有条件坏死性小肠结肠炎的老鼠体内。一周之后,该组老鼠的存活率明显高于未接受干细胞治疗的老鼠。

实验证明,先前出现的肠道炎症大大减少,肠子可以自愈。

该份研究成果已发表在了《内脏》杂志上,此次研究的主要负责人是来自伦敦大学学院儿童健康研究所的Paolo De Coppi博士,他说:“众所周知,干细胞具有对抗炎症的功效,不过,我们还是首次证明了羊水干细胞能够修复肠道损伤。未来,我们希望羊水干细胞能被更广泛地应用于治疗和实验中,尤其是先天性畸形的治疗。尽管比起胚胎干细胞,羊水干细胞发展成不同细胞类型的能力有限,然而其对身体的许多部位有效,包括肝脏、肌肉和神经系统”。

在将羊水干细胞注射到肠道后,其会移入小肠绒毛,绒毛会将营养物质送入血液中。它们会通过释放化学物质从而刺激其他的祖细胞,而不是直接修复损伤组织。

同样来自儿童健康研究所的合著者Simon Eaton博士表示说:“一旦我们深入了解了羊水干细胞引发肠道修复和恢复功能的机制,我们便会开始针对患有坏死性小肠结肠炎的婴儿探索新的细胞疗法或药力疗法”。

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