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中科院,北京大学Cell Stem Cell合作 通过基因编辑长寿蛋白获得优质人类血管细胞

日期: 2019年03月05日


    

血管再生对组织器官的损伤修复具有重要意义。常规体外分化、培养的血管细胞对血管再生及修复作用有限,无法有效恢复缺血区域组织器官血供,一直是再生医学领域的研究的重点及难点。因此,通过技术手段,提高体外培养的血管细胞存活能力及促进血管再生能力,可有效改善缺血后组织修复。

 

来自中国科学院生物物理研究所刘光慧研究组、北京大学汤富酬研究组和中国科学院动物研究所曲静研究组在Cell Stem Cell杂志发表题为“FOXO3-engineered human ESC-derived vascular cells promote vascular protection and regeneration”的研究论文,通过靶向编辑胚胎干细胞中的长寿基因FOXO3,产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞。

 

在这项研究中,研究人员使用第三代腺病毒载体HDAdV介导的基因编辑技术巧妙地置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的第3号外显子中的两个单核苷酸,从而实现了抑制细胞中FOXO3蛋白的磷酸化和降解,促进FOXO3在细胞核内的聚集进而激活下游靶基因的表达。而FOXO3作为众所周知的长寿基因,其稳定持续地表达与延缓细胞衰老、抵御外界应激和增强心血管稳态关系密切。

 

从机制上分析,内源激活的FOXO3通过拮抗CSRP1基因表达,从而抵抗血管细胞的衰老。此外,将遗传增强的人类血管细胞靶向移植到动物模型的缺血部位,可高效促进受损血管的再生,迅速恢复缺血部位的血流,其效果明显优于野生型细胞的血管修复能力。

 

同时,为验证细胞的安全性,研究人员将多种致癌基因导入野生型和遗传增强的干细胞中,发现遗传增强干细胞还可以有效地抵抗癌基因诱导的细胞恶性转化。

 

这项研究使规模化和标准化制备优质安全的人类细胞治疗材料成为可能,为未来的再生医学提供了一个极具潜力的选项,对发展更加安全有效的临床细胞治疗策略具有深远意义。

 

此外,汤富酬课题组与乔杰课题组还合作利用单细胞转录组分析技术绘制了人类心脏发育路线图,对来自中胚层的另一重要器官——心脏进行了深入的发育细胞图谱研究。

 

这项研究利用高精度的单细胞转录组测序等技术,全面、系统地解析了人类心脏发育过程中主要细胞类型的重要生物学特点,揭示了心脏发育过程中关键信号通路的时空特异性激活特征以及心肌细胞与非心肌细胞之间的复杂信号互作机制,同时通过与已发表的小鼠心脏发育单细胞转录组数据的系统比较,揭示了人类心脏发育不同于小鼠模型的独特基因表达特征。该研究深化了对人类心脏发育机制的理解,并为研究人类多能性干细胞体外分化为功能成熟的心肌细胞提供了高精度的参比标准。

 

原文标题:

FOXO3-engineered human ESC-derived vascular cells promote vascular protection and regeneration

 

转载标题:中科院,北京大学Cell Stem Cell合作  通过基因编辑长寿蛋白获得优质人类血管细胞

 

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