Cell Stem Cell11月热点文章汇总

日期: 2017年11月23日


    

导读:《Cell Stem Cell》杂志内容涵盖了从最基本的细胞和发育机制到医疗软件临床应用等整个干细胞生物学研究内容。特别关注胚胎干细胞、组织特异性和癌症干细胞的最新成果。该杂志自创刊以来就倍受关注,影响因子迅速提升,从0一冲至16.826,又达到了23.394。今天,赛业小编为您推荐“Cell Stem Cell11月热点文章汇总”,详情如下:


《Cell Stem Cell》杂志是2007年Cell出版社新增两名新成员之一(另外一个杂志是Cell Host&Microbe),这一杂志内容涵盖了从最基本的细胞和发育机制到医疗软件临床应用等整个干细胞生物学研究内容。这一杂志特别关注胚胎干细胞、组织特异性和癌症干细胞的最新成果。《Cell Stem Cell》自创刊以来就倍受关注,影响因子迅速提升,从0一冲至16.826,又达到了23.394。其中最受关注的文章包括:


Engineered Epidermal Progenitor Cells Can Correct Diet-Induced Obesity and Diabetes


来自芝加哥大学的一组研究人员发现可以通过CRISPR基因编辑技术,利用皮肤移植技术来帮助II型糖尿病和肥胖症患者改善生活质量。研究人员利用CRISPR技术,改造了编码胰高血糖素样肽1(GLP-1)的基因,引入了一个能显著提高其半衰期的突变。之后他们将这条基因接在了一个抗体基因片段上,并在前头安上了一个受多西环素(doxycycline)诱导的启动子。按照他们的设计,如果这个基因片段能正常工作,那么在多西环素的诱导下,基因会进行表达,产生与抗体片段相融合的GLP1。在抗体片段的作用下,它能随着血流进行循环,促进胰岛素的分泌,从而起到控制糖尿病的作用。


在动物实验中,研究人员通过两组小鼠进行试验,一组进行了皮肤移植,而另外一组则没有,并且同时被喂食高脂肪食物。那些接受过皮肤移植的实验鼠体重只增加了一半,并且对胰岛素的抵抗力也下降了(胰岛素抵抗是II型糖尿病患者的一种典型症状)。


这一概念证明性研究表明通过皮肤移植来治疗很多非皮肤类疾病的可能性,Wu博士表示,“这项技术的临床难度也并不高,毕竟人类移植皮肤的手术已经非常成熟,临床也非常有效和安全。而这是一种通用的治疗手段,通过移植的皮肤可以用来释放多种不同的治疗分子,除了糖尿病和肥胖症之外,未来这项技术还可以用于更多疾病的治疗,比如尿素循环障碍和血友病这样的遗传类疾病。”


利用CRISPR进行糖尿病基因治疗


Stage-specific human induced pluripotent stem cells map the progression of myeloid transformation to transplantable leukemia


近年来,癌症研究人员已经发现骨髓恶性肿瘤的严重程度会不断增加,从前体血细胞的癌前突变开始,然后发展为骨髓疾病,并最终发展成为急性骨髓性白血病。来自西奈山伊坎医学院的研究人员的研究人员收集了来自各种阶段骨髓恶性肿瘤患者的细胞(包括恶化前细胞),将其重编程了癌前状态的多能干细胞形式,然后再把这些细胞分化成为血细胞,构建出了代表特定疾病阶段的细胞系,由此来追踪疾病的进程。


这一研究成果公布在Cell Stem Cell杂志上,文章的通讯作者是西奈山伊坎医学院的Eirini Papapetrou,他表示,“我们现在希望能了解推动细胞从正常状态转变为白血病细胞的逐步进程中的正确分子/细胞事件。”


Prolonged Fasting Reduces IGF-1/PKA to Promote Hematopoietic-Stem-Cell-Based Regeneration and Reverse Immunosuppression


科学家们发现,周期性的长时间禁食不仅对免疫系统损伤(化疗的主要副作用)有保护作用,而且还能诱导免疫系统再生,令休眠的干细胞开始更新。这是人们首次发现,天然干涉手段能够激活干细胞,促进器官或系统的再生。


研究人员通过小鼠实验和1期临床试验发现,长时间不进食会显著降低白细胞数。进一步研究显示,小鼠周期性禁食“触动了一个再生开关”,改变了造血干细胞的信号通路。造血干细胞负责生成血液和免疫系统的细胞。


这项研究将有望帮助那些正在接受化疗或者患有免疫缺陷的人,包括自身免疫疾病的患者。目前研究团队正在研究,禁食的干细胞再生效果,是否也能在免疫系统之外起作用。


Human iPSC Glial Mouse Chimeras Reveal Glial Contributions to Schizophrenia


精神分裂症(schizophrenia)影响全球约2100万人的生活,但是它的病因并不明确。过去对精神分裂症病因的研究大多注重于对大脑中神经元功能的研究。一项研究提出了一个新的观点,那就是精神分裂症产生的原因是由于大脑中的胶质细胞功能失常。研究人员将从精神分裂症患者和对照志愿者身上获得的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells)分化成胶质祖细胞(glial progenitor cells),然后将它们注射到小鼠大脑中建立起一种人-小鼠嵌合模型。他们发现,从精神分裂症患者身上产生的胶质祖细胞在细胞迁移和分化上都出现失常,导致小鼠大脑中星形胶质细胞(astrocyte)形态异常和髓鞘形成减少(hypomyelination)。这些小鼠同时表现出与精神分裂症类似的行为特征。这项研究为治疗精神分裂症开辟了一个新的方向。


Pathogen-Induced TLR4-TRIF Innate Immune Signaling in Hematopoietic Stem Cells Promotes Proliferation but Reduces Competitive Fitness


苏黎世大学的研究人员首次公布,造血干细胞不仅能检测传染性病原体,还能在没有生长因子信号的情况下,开始自己促进自己分裂!长此以往,这种直接生产防御细胞的方式会损害造血,引发高龄人恶性造血干细胞疾病。


此前科学家们一直认为造血干细胞所处的地点,骨髓造血干细胞巢(hematopoietic stem cell niche)内是完全隔绝环境信号的。


这些发现可以解释为什么高龄慢性炎症/感染小鼠模型容易发展恶性造血干细胞疾病。文中,研究人员使用药物能缓解这种有害过程,不会损害干细胞活化间接途径。“炎症反应重的小鼠如果得以生存下来,后期就会有造血干细胞损伤风险,”Manz说。“我们的目标是通过预防性干预防止这种损伤。”


Looking Back:Epigenomics


在过去十年间,我们对表观遗传学变化对重编程和谱系分化中的影响已经有了长足的认识,在Cell Stem Cell十周年之际,Cell Stem Cell杂志邀请了几位发表最受关注表观遗传学研究论文的论文作者,请他们谈谈这些研究对他们工作,以及研究领域的影响。


细胞命运由表观遗传机制掌控,但我们对重编程和分化过程中表观遗传机制的作用到底有多大依然还不是很清楚。Nissim Benvenisty等人从人类β细胞中诱导出了iPSCs,为解答这一问题提供了重要的见解。这些iPS细胞保留了其原始细胞的残留的,但也很重要的表观遗传学特征,这似乎为这些iPS细胞重新分化成胰岛素β细胞带来了优势。


裴端卿教授表示,在他们目前的重编程研究中,经常遇到一个pre-iPSC中间状态(之前是由Jose Silva和Austin Smith首先描述)。这种状态是由于H3K9me3标记过多导致的不完全重新编程(据Bar-Nur等人的发现),裴端卿教授研究组探讨了一个与其相互补充的问题:发现这种残留的表观遗传特征会由于维生素C性依赖H3K9me3脱甲基酶而减少。而且除了关于重编程之后,其研究组也提出了关于iPSC重编程表观遗传标记的更多理解,他们指出这一标记也许能帮助研究人员消除表观遗传记忆,从而增强来自更广泛起始细胞类型的目标细胞命运。


DNA Methylation Dynamics of Human Hematopoietic Stem Cell Differentiation


国际人类表观基因组协会IHEC在Cell等期刊中公布了41篇论文,报道了BLUEPRINT项目的多项成果,这为全面分析表观遗传迈进了一大步。


研究人员分析血液和骨髓样品中的T细胞表观基因组,研究人员发现基因组某些部位中出现了DNA甲基化逐步缺失,还有血液中记忆T细胞具有与骨髓不同的表观遗传谱。


研究人员还分析了CD8+T细胞,结果发现婴儿具有类似于先天免疫细胞的表观遗传和基因表达谱,这也部分解释了婴儿为何会更加容易感染传染病原体。


Trnp1 Regulates Expansion and Folding of the Mammalian Cerebral Cortex by Control of Radial Glial Fate


在哺乳动物的进化和发育过程中,大脑皮层都发生了显著的增加,包括正切方向和辐射状的扩展(tangential and radial expansion)。此时,大脑皮层的组织在脑部进行折叠,使皮层的神经元数量和表面面积最大化。现在,科学家们发现了这一重要过程中的一个关键的调节子。


研究显示,同一个分子(Trnp1)控制着大脑皮层的扩展和折叠,甚至足以在小鼠的大脑皮层中诱使折叠出现。这一发现令科学家们感到兴奋,他们指出Trnp1是深入研究的理想起点,可以帮助人们解析整个过程背后的复杂网络,揭示细胞和分子层面的各种相互作用。Götz及其同事正在向这一方向努力,他们下一步将明确Trnp1蛋白的具体分子功能,并解析该蛋白的调节机制。


CRISPR/Cas9-Based Engineering of the Epigenome


确定不同染色质特征和基因表达之间的因果关系,并最终了解细胞行为,依然是目前生物学的一大挑战。近期靶向表观基因组编辑工具(targetable epigenome-editing)的发展为我们带来了新的希望,帮助研究人员将直接转录,功能结果与位点特异性染色体修饰连接在了一起。“CRISPR/Cas9-Based Engineering of the Epigenome”这篇综述探讨了CRISPR-Cas9技术带来的前所未有研究和操控表观遗传元件的机会,让我们进一步了解干细胞生物学和干细胞工程的治疗应用。同时综述也提到了关于标准化和进一步改进基于CRISPR-Cas9的工具来设计表观基因组的技术考量。


CRISPR和CRISPR相关的Cas蛋白,为便宜的,可编程的、和有效的序列特异性DNA打靶,提供了一个突破性的平台。CRISPR-Cas系统通过它天然的核酸酶活性,被自然装备到靶向DNA上。因此,致力于各种各样生物的研究小组,迅速采用该技术,开创性地应用到20多个不同物种的基因组序列编辑当中。然而,生命的生物学代码不仅编码在遗传学中,而且也编码在表观遗传学中。


虽然基因序列编辑是一种强大的能力,但是,我们必须也能够编辑和调控转录和表观遗传学代码。受到早期序列特异性靶向技术(例如ZFs和TALEs)的启发,研究人员迅速将CRISPR-Cas9工具箱扩展到包括转录激活、抑制和表观遗传学修饰。


CRISPR和Cas9为基础的工具,已经满足了基因组编辑以及表观遗传学调控所需要的一个有效的、可编程的、容易使用的平台。因此,这个领域正在快速发展,并快速发现新的方法来适应这个系统,以及发现新的规则来提高这些工具的效率。这些工具开辟了快速大规模基因组扫描以发现功能获得和功能缺失的可能性,以前所未有的深度和精度绘制出功能性网络。虽然基于CRISPR的转录和表观遗传学调节因子,还有几个方面仍有待于表征,例如这些工具的相对优势、脱靶活性的确切水平以及体内传递这些工具的能力。但是,研究人员仍然预见到将有许多激动人心的应用,例如通过调节内源性位点上的表达,探测新类别的非编码基因功能,以及应用于人类基因治疗的新范式。


来源:生物通——由赛业生物科技公司转载发布

  

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