《广州健康院实现多能干细胞定向分化再生B免疫谱系》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-12-13
  • 12月10日,中国科学院广州生物医药与健康研究院王金勇课题组在Cellular & Molecular Immunology(细胞与分子免疫学)在线发表了题为Regeneration of immunocompetent B lymphopoiesis from pluripotent stem cells guided by transcription factors 的研究论文,该研究首次揭示了一套可以高效诱导干细胞分化产生B免疫谱系的转录因子组合,证明在不依赖造血干细胞存在的情况下可以通过再生手段移植重建功能完整的体液免疫系统,实现抗原特异性体液免疫应答,并产生长期免疫记忆。这为开发B细胞疗法治疗B细胞相关疾病提供了理论支持和及技术借鉴。

      B细胞是体液免疫的关键细胞成分,包括固有免疫B1细胞和获得性免疫B2细胞(MZ B, FO B)两大类群。任何一种B细胞缺陷都会导致体液免疫受损,甚至导致严重感染类疾病。对于B细胞功能低下和不全相关疾病的治疗,再生B细胞是一个理想的选择。骨髓和脾脏等B细胞的发育场所有着极为复杂的微环境,多年来研究者们尝试多种体外再生B细胞的方法,但都因为无法模拟上述复杂的B细胞发育微环境而停滞不前。王金勇课题组在多潜能干细胞(PSC)中共表达Runx1, Hoxa9, Lhx2三个转录因子,通过在造血发生(Hemogenesis)以及B淋系生成(lymphogenesis)阶段连续作用产生造血种子,移植后巧妙利用B细胞先天缺失小鼠的体内微环境,成功在小鼠体内诱导出完整而成熟的B细胞谱系。

      课题组基于“体外再生种子细胞,体内发育成熟”两步法策略实现诱导B细胞再生。这种诱导生成的B细胞谱系能够分别在外周血、脾脏、骨髓和腹腔膜等多器官组织中检测到对应的B祖细胞、非成熟B细胞、以及成熟B细胞类群,包括pro-B细胞、pre-B细胞、B1细胞、B2细胞等。其中pro-B和pre-B细胞均能表达B细胞发育过程中的关键基因。单细胞测序的聚类结果也显示移植后早期阶段(Day 7.5)再生的pro-B和large pre-B细胞与野生型小鼠天然的B细胞早期发育对应类群类似。另外,诱导得到的成熟B细胞有着类似于野生型B细胞的BCR多样性,更重要的是诱导得到的B细胞并未发现克隆性增殖,预示着极低的致瘤风险。在移植4-6周后,受体鼠便可分泌多种类型的抗体。T细胞依赖性抗原NP-CGG免疫处理后,受体鼠(无内源B细胞的免疫缺陷鼠)也在初次免疫应答和再次免疫应答中表现良好,表现为积极的抗体分泌和高峰度抗原特异细胞与记忆B细胞。

      中国科学院广州生物医药与健康研究院博士生张琪和吴冰燕为该论文的共同第一作者。王金勇研究员为该论文的通讯作者。本研究得到来自科技部、中国科学院、国家自然基金委、广东省和广州市等项目经费支持。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41423-021-00805-6;http://www.gibh.cas.cn/xwdt/kydt/202112/t20211213_6297646.html
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  • 《广州生物院首次实现化学方法高效诱导多能干细胞》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-04-06
    • 中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究员领衔的研究团队经过5年攻关,揭示了化学方法制备干细胞的科学原理,开发了简单、高效、标准化制备干细胞的方法,为诱导多能干细胞的研究和优化制备途径提供了全新的科学视角和解决方案。相关成果于2018年4月6日零时在线发表在国际干细胞权威杂志Cell Stem Cell(细胞·干细胞)上。 诱导多能干细胞可以帮助人类了解细胞“变身”的奥秘,为科学界提供了一个窥探生命本质的窗口。多能干细胞还可以用于再生新的组织和器官,为疾病治疗和再生医学提供“种子”细胞来源。日本科学家、2012年诺贝尔生理或医学奖获得者山中伸弥利用病毒载体进行基因运送,具有潜在的致癌隐患,对于以后的临床应用有较大风险。为了将体细胞诱导为多能干细胞,各国科学家不断地开辟新方法。后期,科学家们利用化学小分子替代山中伸弥因子诱导出了多能干细胞,但存在步骤多、时间长、效率低、机理不清楚等缺点。 裴端卿领衔的科研团队经过5年的努力,开发出一套高效、简单的化学小分子诱导多能干细胞的方法, 简称为CIP(Chemical Induction of Pluripotency),即化合物诱导干细胞多能性。裴端卿指出,该方案只需要给细胞用两种不同的“药水”依次“洗澡”,便可以将体细胞“返老还童”到干细胞的状态。这一方法比之前的方案简单、高效,所需的初始细胞量少。更重要的是,可以实现多种体细胞类型“返老还童”,包括在体外极难培养的肝细胞。 这些神奇的“魔法药水”是如何将成体细胞诱导到胚胎发育早期的多能干细胞状态的呢?裴端卿说,在个体中,所有的细胞都拥有同样的染色质,为什么会形成形态各异、功能不同的各种细胞呢?原来,细胞在发生可识别的形态变化之前,就因受到约束而向特定方向分化,确定了其未来的发育命运。团队研究发现,细胞的命运受到细胞核内部的“信息中枢”染色质的状态控制。细胞染色质的开放(1)与关闭(0)状态总和,构成了决定细胞命运状态,这种情况就犹如计算机二进制的“密码串”,进而将细胞“锁”在了特定状态。 由于没有引入外源基因,该方法操作简便、诱导过程条件均匀、所有成分明确、标准化,将为干细胞应用提供安全、高效的制备方法,具有广阔市场应用前景。与此同时,为开辟药物诱导细胞命运转变提供了新方向,将极大推动干细胞及再生医学的发展,服务于我国的医疗与卫生事业。 中国科学院上海药物研究所研究员、国家新药筛选中心副主任谢欣表示,该研究方法与常规的诱导方法有显著区别,Brdu这一小分子直接整合入DNA,重塑染色质结构,从而改变基因表达,这是一个全新的机制。且本研究极大提高了诱导的效率,使化学诱导有望成为诱导多能干细胞的常规方法。同时,这一机制可以指导科学家有目标地设计化合物小分子来改变染色质结构,从而更加优化化学诱导重编程体系。更为重要的是,中国科学家在化合物诱导多能干细胞的领域上互为补位,使我国在该领域处于世界领先的地位。 论文共同通讯作者为裴端卿研究员、刘晶研究员。广州生物院博士生曹尚涛、李东伟博士、余胜勇硕士为论文的共同第一作者。研究工作得到了国家重点研发项目、中国科学院、国家自然科学基金、广东省和广州市的经费支持。
  • 《广州健康院发现磷脂调控多能干细胞命运的全新“烽燧”模式》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2019-12-10
    • 北京时间11月28日,国际著名学术杂志《科学进展》(Science Advances)在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院刘兴国课题组的最新研究成果“Phospholipid remodeling is critical for stem cellpluripotency by facilitating mesenchymal-to-epithelial transition”。该研究发现磷脂在体细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSC)过程中发挥动态重塑功能,并鉴定出其中的磷脂酰乙醇胺为多能性获得和维持中的关键脂类分子,其通过信号转导调控“间充质-上皮转换(MET)”这一重编程早期关键事件。这一工作揭示了磷脂并非通过膜转运,而是通过信号调控细胞命运的全新工作模式,为研究脂类代谢在多能干细胞干性获得、维持及失去中的功能提供新的视角和理论依据。    磷脂是大多数哺乳动物细胞内含量最高的脂类,其不仅作为细胞质膜和细胞器膜的主要结构组分,还参与调控许多生理病理过程。磷脂对小鼠胚胎正常生长发育至关重要,敲除小鼠多个磷脂生成的相关基因,如Chkα、Pcyt1、Pcyt2等,会导致其胚胎致死。然而磷脂是否及如何调控多能性的维持、失去及获得仍不清楚,具体哪些磷脂发挥作用仍需回答。   刘兴国组利用高精准高覆盖的脂质组学检测了体细胞重编程不同时间点的磷脂组成,发现了多种磷脂在重编程过程中的动态变化规律。其中,磷脂酰乙醇胺在重编程早期骤然升高随后下降,提示其可能在重编程早期发挥关键作用。这一升高是通过CDP-乙醇胺途径实现,有利于体细胞重编程为诱导多能干细胞。通过进一步的机制研究,课题组发现磷脂酰乙醇胺在重编程中并没有影响自噬等膜转运事件,而是通过促进其结合蛋白Pebp1与IKKα/β的相互作用,抑制IKKα/β的磷酸化及NF-κB的入核,从而抑制了间充质相关基因的表达,来促进“间充质-上皮转换”。而在多能性维持方面,磷脂酰乙醇胺同时具有调控胚胎干细胞生长的功能。   细胞质膜与细胞器膜如同细胞的围墙一样,把细胞内隔成若干相对独立的空间。磷脂作为膜组分,一般被认为通过动力学影响细胞命运。然而,正如长城这样的围墙,除了基本功能外,还可以承担“烽燧”这样的信号传递功能,本研究发现细胞器膜组分发挥“千里望狼烟”的信号作用,直接到达细胞核“运筹中军帐”,通过基因表达实现细胞形态的转变。   重要的是,这一细胞代谢调控细胞形态转变的全新“烽燧”模式,将磷脂、细胞迁移及细胞命运联系起来。因为“间充质-上皮转换”不但在发育分化中必需,而且在肿瘤转移中发挥重要作用,这一工作为探索细胞命运的生理调控和癌症的病理调控提供了全新的思路。   本研究获得国家重点研发项目、中国科学院、国家自然科学基金、广东省和广州市的经费支持。