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科技日報記者 董映璧
莫斯科大學(xué)醫(yī)學(xué)中心再生醫(yī)學(xué)研究所開發(fā)出一種獲得干細胞支架的新方法。這種支架是從骨骼、軟骨和脂肪等結(jié)締組織獲得的間充質(zhì)基質(zhì)細胞創(chuàng)建的,可以植入患者體內(nèi)以增強移植組織甚至器官,比使用傳統(tǒng)方法(從成纖維細胞中獲得)獲得的干細胞更好。這一成果可能對創(chuàng)建新的基于干細胞的再生醫(yī)學(xué)技術(shù)有重要價值。相關(guān)論文發(fā)表在《細胞與發(fā)育生物學(xué)前沿》雜志上。
干細胞是再生與修復(fù)醫(yī)學(xué)的主要工具,與各種分子相互作用時,它們能夠分裂并轉(zhuǎn)化為其他類型的細胞。這種特性使它們能夠生長組織,甚至某些器官,但同時,需要一個特定的架構(gòu),該架構(gòu)本身或已經(jīng)帶有現(xiàn)成的細胞可以植入患者體內(nèi)。在活生物體中,這種3D支架的作用是由細胞外基質(zhì)發(fā)揮的。它主要由膠原蛋白和纖連蛋白組成的網(wǎng)絡(luò)。基質(zhì)填充了細胞之間的所有空間,并為它們提供了機械支撐。細胞外基質(zhì)也可以用作再生醫(yī)學(xué)的“智能”生物材料,但是到目前為止,尚無理想的方法來獲得它,并且尚不能確定其調(diào)控干細胞分化的分子機制。
俄科研人員利用間充質(zhì)基質(zhì)細胞成功獲得了細胞外基質(zhì)。莫斯科大學(xué)醫(yī)學(xué)中心再生醫(yī)學(xué)研究所教授阿納斯塔西婭·葉菲緬科表示,體內(nèi)任何干細胞都位于專門的環(huán)境中,即所謂的干細胞生態(tài)位。而細胞外基質(zhì)是其最重要的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)成分,在這樣的干細胞生態(tài)位,它首先可以由間質(zhì)基質(zhì)細胞合成。可以用間質(zhì)基質(zhì)細胞建立一個架構(gòu),從其中刪除了所有細胞,然后檢查多能干細胞在其上的活性水平。實驗證明,它們被激活了,也就是說開始為分裂做準備,并開始更有效地響應(yīng)觸發(fā)其在不同方向上分化的信號。這說明,該方法比成纖維細胞積累的基質(zhì)要好得多。
為了闡明該過程的機制,科研人員研究了細胞信號級聯(lián)反應(yīng)的變化,即細胞內(nèi)“從信號到作用”傳遞信息的分子比例。為此,他們比較了在基質(zhì)上生長前后干細胞中參與信號級聯(lián)反應(yīng)的蛋白質(zhì)水平。研究發(fā)現(xiàn),在基質(zhì)上種植時,細胞從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;戰(zhàn)斗準備狀態(tài)”,也就是分化準備狀態(tài)。同時,細胞外基質(zhì)的特殊受體-整合素在這些級聯(lián)的激活中起著核心作用,整合素在細胞之間傳遞各種信號。
生物學(xué)家長期以來一直在尋找有效產(chǎn)生細胞外基質(zhì)以支持細胞并控制其行為的方法。俄科研人員描述的方法將有可能擺脫患者免疫系統(tǒng)對移植物,更確切地說對外源DNA片段的反應(yīng)。研究人員從獲得的基質(zhì)中沒有找到可能引起排斥的分子。