【生物】利用多能性干细胞移植在动物中生长出功能齐全的肺部

人工智能产业链联盟 | 人工智能产业链核心:基础技术、 2019/11/28 10:11

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在一项新的研究中,来自美国哥伦比亚大学的研究人员能够使用移植的 干细胞 在小鼠胚胎中生长出功能齐全的肺部。这一发现表明人们最终有可能使用这种技术在动物中为需要肺部移植的患者生长出人肺部,以及研究新的肺部治疗方法。相关研究结果于2019年11月7日在线发表在Nature Medicine期刊上,论文标题为“Generation of functional lungs via conditional blastocyst complementation using pluripotent stem cells”。

Nature Medicine, 2019, doi:10.1038/s41591-019-0635-8。

论文共同通讯作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科学院医学教授、 遗传 学与发育教授Wellington V. Cardoso博士说,“由于供移植用的供者肺部供应有限,全世界有数百万患有无法治愈的肺部疾病的人因没有得到治疗而死亡。我们的研究表明最终有可能开发出新的策略来在动物体内产生用于移植的人类肺部,以作为等待供者肺部的替代方法。”

科学家们致力于通过在合成支架上或在已剥离原始细胞的肺部组织中培养 干细胞 来对肺部进行生物工程改造。尽管已经取得了实质性进展,但是人们仍然无法产生能够维持动物模型存活的功能齐全的肺部。

论文第一作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科学院医学讲师Munemasa Mori博士说,“我们认为在发育中的动物内生长出新的肺部可能更简单, 这样我们就可能利用这种动物的天然信号促进肺部发育。”

这些研究人员面临的第一个挑战是构建组织培养条件,从而使得供体 干细胞 能够增殖并维持它们转化为许多不同细胞类型的能力。

接下来,这些研究人员将这些干细胞植入到两种类型的工程小鼠胚胎中。一种类型缺乏发育成成熟肺细胞的 干细胞 ,而另一种类型不能产生足够的肺细胞来构成肺部。这种方法产生了 一个“嵌合”胚胎,它是供体细胞和宿主细胞的混合物。

这些植入的 干细胞 在与宿主细胞竞争胚胎中存在的促进生长的分子中取胜了,从而导致功能性肺部的形成,这就允许小鼠能够很好地生活到成年。各种肺部功能测试证实这种“嵌合”肺部与正常小鼠中的肺部一样,没有遭受免疫排斥迹象。

Mori说:“这些 干细胞 是在胚胎中的免疫系统发育之前植入的,这可能解释为何器官没有遭受免疫排斥。” Mori随后将在大型动物和种间 器官移植 中测试他的方法。

Cardoso说:“从青蛙到小鼠再到人类,许多物种的肺部发育信号都是保守的,因此使用动物来生长出人类肺部的想法并非是毫无可能的。”

参考资料:

1.Munemasa Mori et al. Generation of functional lungs via conditional blastocyst complementation using pluripotent stem cells. Nature Medicine, 2019, doi:10.1038/s41591-019-0635-8.

2.Stem cell transplants used to grow fully functional lungs in mice

https://medicalxpress.com/news/2019-11-stem-cell-transplants-fully-functional.html


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编辑:Zero

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