Cell:干细胞研究的重大成果

日期: 2015年08月07日


    

导读:来自哥伦比亚大学医学院和斯坦福大学医学院的两个独立研究小组报告称,他们在小鼠中鉴别出了能够再生出骨和软骨的干细胞。两篇研究论文发表在同期(1月15日)的《细胞》(Cell)杂志上。



在第一篇Cell文章中,哥伦比亚大学医学院的研究人员通过追踪细胞表达的一种蛋白质,发现了这些骨软骨网状(osteochondroreticular,OCR,生物通译)干细胞。利用这一标记物,研究人员发现了这些OCR细胞可以自我更新并再生出一些重要的骨细胞和软骨细胞,包括成骨细胞(osteoblasts)及软骨细胞(chondrocytes)。研究人员还证实,当将这些OCR干细胞移植到骨折部位时,其可以促进骨修复。

研究人员认为,这些OCR细胞同样也会存在于人类的骨组织中,因为小鼠和人类具有相似的骨生物学。进一步的研究将促成更深入地了解如何预防和治疗骨质疏松、骨关节炎或骨折。

该研究还表明,这些OCR细胞不同于在发育过程中和成年期对骨生成起作用的间充质干细胞(MSCs)。研究人员以往认为,MSCs是所有骨、软骨和脂肪的来源,但近期的一些研究表明这些细胞并不生成新生的骨和软骨。哥伦比亚大学医学院的这项研究表明,OCR干细胞实际上填补了这一功能,在成人体内OCR干细胞和MSCs共同促成了骨维持和修复。

研究人员还认为,OCR细胞有可能在软组织癌症中发挥了作用。



而在第二篇的Cell论文中,斯坦福医学院的研究人员则报告称他们在小鼠体内发现了可生成骨、软骨以及骨髓关键组分——基质的干细胞。

此外,研究人员还绘制出了可以生成骨骼干细胞,以及引导它们发育为每一种特定组织的化学信号图。这一研究发现为开发出各种潜在的疗法来治疗诸如骨折、骨形成不全、骨肉瘤或软骨受损等骨骼疾病奠定了基础。

一开始,研究人员将焦点放到了小鼠骨骼末端快速分裂的细胞群上,随后证实了这些细胞群可以形成骨骼的所有组分:骨、软骨和基质——定位在骨中心帮助将造血干细胞转变为血细胞和免疫细胞的海绵组织。通过付出各项努力,他们随后鉴别出了可形成骨骼的所有这些组件的一种细胞类型。

科学家们之后进一步绘制出了骨骼干细胞的发育树,追踪了它们确切是如何转变为中间祖细胞以及最终的各个类型的骨骼组织的。

绘制这一发育树使得研究人员更深入地了解了,生成较特化的祖细胞以及最终高度特化的细胞必须翻转的所有遗传开关。有了这一信息,研究人员能够找到一些因子,在适当的时间给予适当量的这些因子,来引导骨骼干细胞发育为骨、软骨或基质细胞

此外,除了解了如何用骨骼干细胞来生成骨、软骨和基质细胞,研究人员还发现了利用脂肪细胞或肌肉细胞来生成骨骼干细胞的方法。研究人员表示,能够通过施加一些特异的信号来将成熟脂肪细胞直接重编程为骨骼干细胞真的很有趣也出人意料。这为未来的治疗提出了一些令人着迷的可能性,比如将患者自身的一些脂肪放在拟生态支架上,让它生长为骨骼,然后将新骨移植到需要它的部位。

参考文献:
Gremlin 1 Identifies a Skeletal Stem Cell with Bone, Cartilage, and Reticular Stromal Potential.
Identification and Specification of the Mouse Skeletal Stem Cell.

备注:原文出自生物通,原文标题为“两篇Cell文章:发布干细胞研究重大成果”,如有侵权请联系删除。

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