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        索爾克實驗室將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為人體氣道組織
        
			
        
				2019-01-12 20:10:06
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        研究人員利用重新編程的皮膚細(xì)胞，首次利用干細(xì)胞技術(shù)培育出功能齊全的細(xì)胞組合，這些細(xì)胞排列在通向肺部的氣管上。實驗室培育的氣道組織現(xiàn)在可以用來研究肺部疾病的分子基礎(chǔ)——從罕見的遺傳疾病到哮喘和肺氣腫等常見疾病——并測試治療這些疾病的新藥。
        

        索爾克實驗室將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為人體氣道組織
        

        “這是一個激動人心的時代的開始工作,一天做三維顯示進(jìn)展,肺功能在實驗室和特定療法為測試提供了機會,”高級研究作者Inder Verma說,索爾克教授實驗室的遺傳學(xué)和持有人的歐文和瓊·雅各布斯椅子模范生命科學(xué)。研究影響肺部和附近氣道的疾病一直受到從患者身上收集病變組織的能力和器官復(fù)雜性的限制。多種細(xì)胞組成了氣道組織，因此在實驗室中研究一種疾病如何改變一種細(xì)胞可能并不能準(zhǔn)確反映疾病的全部影響。
        

        在這項新研究中，研究人員開發(fā)了復(fù)雜的氣道組織，由四種不同的細(xì)胞類型組成，方法是將皮膚細(xì)胞重新編程成干細(xì)胞，然后將干細(xì)胞暴露在一種獨特的化學(xué)配方中，這種化學(xué)配方會引導(dǎo)它們沿著一條特定的、氣道特異性的發(fā)育路徑前進(jìn)。他們不是用胚胎干細(xì)胞來培養(yǎng)氣道組織，而是從患者身上容易收集的皮膚細(xì)胞開始。
        

        “這樣，我們就有能力接觸到這些罕見的遺傳性肺部疾病的患者群體，”維爾馬實驗室的博士后研究員、這篇新論文的第一作者艾米·弗斯(Amy Firth)說。由于皮膚細(xì)胞和肺細(xì)胞含有相同的主基因，任何從患者皮膚細(xì)胞中生長出來的氣道組織都會發(fā)生致病基因突變。
        

        Verma, Firth和他們的同事們首先使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來清除皮膚細(xì)胞中產(chǎn)生皮膚細(xì)胞的所有程序，將其轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)細(xì)胞，這種細(xì)胞有可能發(fā)育成人體中的任何一種細(xì)胞類型。然后，他們將誘導(dǎo)多能干細(xì)胞暴露在一種被稱為生長因子和細(xì)胞因子的蛋白質(zhì)中，這種蛋白質(zhì)被認(rèn)為是氣道發(fā)育的關(guān)鍵。為了觀察任何一種特定的蛋白質(zhì)混合物是否有效，研究人員隨后測試了產(chǎn)生的組織中，每種類型的氣道細(xì)胞是否排列正確，是否含有像毛發(fā)一樣的纖毛和氣道功能所需的關(guān)鍵分子。經(jīng)過反復(fù)試驗，他們發(fā)現(xiàn)了誘導(dǎo)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)入功能齊全的氣道組織所需的生長因子的精確組合。
        

        美國癌癥學(xué)會分子生物學(xué)教授維爾馬說:“要了解許多肺部疾病的分子機制，第一步是要有能力產(chǎn)生組成一個完全成熟的肺的各種細(xì)胞。”
        

        雖然生長的細(xì)胞與在肺部所有部位發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞不同，但類似的程序可以確定如何從呼吸系統(tǒng)的其他部位生長組織。目前，這項新方案已經(jīng)可以用于研究罕見疾病，如原發(fā)性纖毛運動障礙，這種疾病已知會影響纖毛襯里氣道。此外，新的治療方法或基因療法可以在實驗室培養(yǎng)的氣道組織上進(jìn)行試驗，這些氣道組織來自受影響患者的細(xì)胞。
        

        “希望有一天能夠糾正這些組織中的基因突變，并將其移植回患者的氣管，”弗斯說。
        

        在實驗室中培養(yǎng)的氣道組織還可以揭示污染物或尼古丁是如何加重疾病癥狀的，這些癥狀不僅受到遺傳因素的影響，還受到人呼吸的空氣的影響。
        
			

			
          
        
			
        
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