《Nature:重磅!血液中的一种神秘的干细胞有助于修复受损血管》

  • 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:2018-09-28
  • 在此之前,科学家们认为胚胎中的新血管仅在内皮细胞---位于血管内壁的重要细胞---发生分裂时才会产生。血管的生长和修复是治疗心脏病和循环系统疾病(比如冠心病和外周动脉疾病)的主要目标,在这些疾病中,血管会受损。

    干细胞是能够分化成成熟细胞类型的细胞。鉴于它们在再生医学上的潜力,几十年来,科学家们一直在寻找血液中的能够产生内皮细胞的干细胞。到目前为止,针对这样的“内皮祖细胞(endothelial progenitor cell)”是什么和它们是否真地存在于血液中,科学家们存在着不同的意见。

    在一项新的研究中,来自英国伦敦大学学院的研究人员发现血液中的干细胞能够产生内皮细胞,而且所产生的内皮细胞能够添加到血管壁中,而且血液中这种独特的干细胞来源有助于血管在生长中的胚胎内形成。相关研究结果于2018年9月26日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Erythro-myeloid progenitors contribute endothelial cells to blood vessels”。

    这些研究人员使用荧光标记来追踪这种被称作红系骨髓祖细胞(erythromyeloid progenitor, EMP)的干细胞的命运。已知这些细胞会产生红细胞和某些类型的免疫细胞。在培养皿中培养的EMP干细胞也会产生内皮细胞。对在母体子宫中自然生长的小鼠而言,EMP干细胞也会产生内皮细胞,并且它们继续位于血管内壁直到成年时。

    这一发现改变了对血管是如何制造的科学理解,并且让科学家们更接近于使用干细胞产生新的血管和修复受损血管。

    人们需要开发出新的方法来追踪这些在人体中难以捉摸的干细胞。还需开展更多的研究来确定由EMP干细胞产生的内皮细胞是否具有其自身独特的功能以及它们如何用于再生医学中。

  • 原文来源:http://news.bioon.com/article/6728052.html
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    • 2019年5月10日讯,肠上皮的更替由位于隐窝区底部的多能性LGR5+隐窝基底柱状细胞(crypt-base columnar cell, CBC)驱动。然而,CBC在因辐射等导致的损伤后会丢失,但是肠上皮仍然能够恢复。因此,第二组静止的"+4"细胞,即储备干细胞(reserve stem cell, RSC),已被提出再生受损的肠道。 尽管CBC和RSC被认为是相互排斥的,但是随后的研究已发现LGR5+ CBC表达RSC标志物,而且RSC是可有可无的,然而LGR5+细胞对于修复受损的肠道是必需的。 此外,人们已发现吸收性肠上皮细胞、分泌细胞和慢循环LGR5+细胞的祖细胞有助于促进再生,相比之下,在肠道再生中起着重要作用的转录调节因子YAP1已被提出诱导LGR5+细胞产生促存活表型。因此,细胞可塑性或不同的细胞群体是否对肠道再生至关重要仍然未知。 图片来自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1154-y。 在一项新的研究中,来自加拿大西奈山医院、多伦多大学和麦吉尔大学健康中心研究所的研究人员利用单细胞RNA测序分析了再生的小鼠肠道,并鉴定出一种独特的可被损伤激活的静止细胞类型,他们称之为复活干细胞(revival stem cell, revSC)。相关研究结果发表在2019年5月2日的Nature期刊上,论文标题为“Single-cell transcriptomes of the regenerating intestine reveal a revival stem cell”。 revSC以凝聚素(clusterin)高表达为特征,在稳态条件下是非常少见的,但可按照时间层次产生所有主要的肠道细胞类型,包括LGR5+ CBC。 在通过辐射、靶向剔除LGR5+ CBC或右旋糖酐硫酸酯钠处理导致肠道受损后,revSC经历一种YAP1依赖性的短暂增殖,重建LGR5+ CBC区室并且是再生功能性肠道所必需的。 综上所述,这些研究结果确定了一类独特的干细胞,它们可因肠道损伤而被调动,从而恢复静态的干细胞区室,并且再生肠上皮。 参考资料: Arshad Ayyaz et al. Single-cell transcriptomes of the regenerating intestine reveal a revival stem cell. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1154-y.
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-07-17
    • 2018年7月7日/生物谷BIOON/---在小鼠肠道中使用寄生蠕虫的实验令人吃惊地揭示出一种新的伤口修复形式,这一发现可能有助于科学家们开发出增强身体的伤口自然愈合能力的方法。 长期以来,人们一直认为,成体干细胞导致肠道和皮肤等组织中的伤口愈合,但是在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校的研究人员发现当寄生蠕虫侵入小鼠肠壁时,肠道作出的反应是重新激活之前在胎儿组织中观察到的一种细胞类型生长。相关研究结果发表在2018年7月5日的Nature期刊上,论文标题为“Parasitic helminths induce fetal-like reversion in the intestinal stem cell niche”。 论文共同通信作者、加州大学旧金山分校人类遗传学教授Ophir Klein博士说,“我对其他组织中不存在类似的机制感到吃惊。就我们理解哺乳动物身体如何能够修复损伤而言,这一发现可能是颠覆性的。这给我们提供了一个新的目标。” 肠道中的成体干细胞对维持消化道现状是至关重要的。肠壁由上皮细胞组成,这些上皮细胞吸收营养物并产生保护性粘液。这些细胞每隔几天被位于肠道隐窝底部的干细胞替换掉。人们预计这些相同的干细胞也可能有助于修复肠道中的损伤。 时间、血液循环、细菌、运动、湿气和任何其他的因素都能够有助于由创伤、外科手术或意外造成的伤口修复。尽管有如此多不同的因素参与伤口愈合,但是让常见的外伤成功地愈合仍然是一种临床挑战;内部伤口也经证实是难以治疗的。 为了探究这个话题,Klein实验室研究生Ysbrand Nusse与加州大学旧金山分校肠道免疫学家Richard Locksley博士(另一名论文共同通信作者)实验室的博士后研究员Adam K. Savage联手开展研究。 对Locksley来说,寄生虫-宿主关系是想要在现实世界中理解其基础生物学特性的研究人员的一种理想的研究系统。比如,Locksley实验室在另一项新的研究中证实利用寄生蠕虫感染揭示出被称作簇细胞(tuft cell)的罕见肠道细胞的之前未知的信号转导能力,并证实这种信号转导能力在检测寄生虫和重塑肠道组织从而阻止未来的寄生虫再次入侵中发挥着关键性的作用。相关研究结果于2018年6月7日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A Metabolite-Triggered Tuft Cell-ILC2 Circuit Drives Small Intestinal Remodeling”。 Locksley鼓励Nusse和Savage使用天然系统而不是人工模型或体外培养的细胞来研究干细胞在伤口愈合中的作用,因此他们利用一种被称作多形螺旋线虫(Heligmosomoides polygyrus)的微小线虫感染小鼠。Locksley 说,“这种寄生虫存在于旧金山市金门公园的许多小鼠体内,而且其他任何地方都有野生小鼠。它是肠道中自然进化出的一种相互作用。” 来自诸如多形螺旋线虫之类的寄生虫的幼虫侵入小鼠肠道内壁,将它们自己埋藏在那里进行发育。根据这个领域的一个流行观点,科学家们会预测出于对此作出的反应,附近的干细胞会增加它们的生产力并修复由这种寄生虫产生的伤口。 相反,在这种寄生虫感染的区域,干细胞存在的迹象完全消失了;应当由常规的干细胞程序中的一个基因表达的荧光标记物消失了。然而,即便在这个区域没有鉴定出干细胞,遭受损伤的组织也比以往更快地再生。Locksley说,“与所有伟大的项目一样,第一个观察结果就是:'这是毫无道理的’。” 这些研究人员花了数年时间来试图解决这个谜团。经过一系列错误的开始和死胡同后,他们最终注意到一个不同的基因(即Sca-1)重新激活。他们对Sca-1蛋白进行抗体染色,结果发现在干细胞基因消失的地方,一种不同的基因程序被激活了,这类似于小鼠肠道在子宫内发育的方式。Klein说,“为了修复损伤,肠道重新利用一种胎儿状态。” 这些研究人员想知道重新激活这种胎儿基因程序是否是对寄生虫感染作出的特异性反应,或者它是否可能是应对多种肠道损伤的一种通用策略。进一步的实验证实利用辐射关闭肠道干细胞或者通过遗传手段靶向破坏它们都会引发相同的反应:尽管不存在可检测到的干细胞活性,但是未分化的组织仍然快速地生长。 鉴于肠道损伤能够快速地导致细菌感染和其他的严重症状,Locksley猜测这些研究结果揭示出重新激活发育机制旨在尽可能快递产生新的组织---在肠道组织损伤的情况下,作出的最佳反应可能仅是尽快地封闭伤口。 Locksley说,“这种胎儿基因程序会非常快地封闭伤口。”之后,一旦这种急性损伤得到修复,肠道就可能恢复正常的干细胞程序,从而产生执行特定功能的分化细胞。 “我认为这好比于两栖动物的再生方式”,Nusse解释道,当两栖动物失去肢体时,它会形成大量细胞,这些细胞似乎可逆转它们的成熟的分化状态并恢复胎儿时的再生能力,“哺乳动物不被认为是这样做的,但是在遭受损伤后,肠道似乎能够重新激活这些发育程序。” 许多其他的受损组织能够在恢复产生特定的成体细胞之前能够快速高效地进行广泛修复,从而开辟了治疗机会。比如,开发赋予控制在胎儿基因程序和成体基因程序之间进行切换的能力的疗法可能为管理炎症性肠病(IBD)等疾病提供新的策略。 已有研究表明肠道寄生虫的存在能够阻止IBD等疾病,而且患有这种疾病的人甚至有意地利用寄生虫作为一种非传统疗法感染他们自己。Klein 说,“也许如果我们能够弄清楚为什么这种治疗可以帮助一些人,那么我们就可能找出一种不那么令人厌恶的医学方法来治疗这些人。”