2017年2月份生物谷推荐的干细胞研究（上）

即将过去的2月份，有哪些重大的干细胞研究或发现呢？小编梳理了一下这个月生物谷报道的干细胞方面的新闻，供大家阅读。

1.Science子刊：干细胞衍生细胞或有望治疗先天性再生障碍性贫血
doi:10.1126/scitranslmed.aah5645

近日，一项刊登在国际杂志Science Translational Medicine上的研究报告中，来自波士顿儿童医院干细胞研究项目的研究人员首次利用患者自身的细胞开发出了类似于骨髓细胞的细胞类型，随后研究人员利用这些新型细胞进行研究鉴别出了治疗罕见血液疾病的潜在疗法。

文章中，研究人员对来自两名先天性再生障碍性贫血(DBA)患者机体的血液祖细胞进行研究，DBA事一种罕见的严重血液障碍，主要表现为患者机体骨髓无法制造足量的能够携带氧气的红细胞。首先研究人员将患者机体的部分皮肤细胞转化成为诱导多能干细胞（iPSCs），随后利用iPSCs来制造血液足细胞，并且在这种祖细胞中装载高通量的药物筛选系统，通过对含有1440种化合物文库进行筛选，研究人员在培养皿中发现了多种具有潜力的化合物，其中一种名为SMER28的化合物就能够帮助活的小鼠和斑马鱼开始大量制造红细胞。

研究者Sergei Doulatov博士表示，当iPS细胞开始制造血液时就很难对其进行操作了，本文研究中我们首次发现利用iPS细胞就能够帮助鉴别出治疗罕见血液障碍的药物。目前研究人员利用类固醇(Steroids)类药物来治疗DBA，但这些药物仅能够帮助大约一半的患者，其中有些患者最终会停止产生反应，当类固醇药物失效时，患者就必须终生进行输血，因此很多患者的生活质量并不理想，研究人员认为，这种名为SMER28的化合物或者类似的化合物或许就能够为患者的治疗提供另外一种可行的选择。

就DBA自身而言，在培养皿中对来自患者的血液祖细胞进行研究似乎并不能够产生红细胞前体细胞（红系细胞），而且当细胞被移植到小鼠机体中也是相同的结果，但进行化学筛选似乎就能够提供线索，在装载有化学物质的小孔中红系细胞就会开始出现。由于具有较强的效应，SMER28往往会被推向附加试验，当用于治疗患DBA的斑马鱼和小鼠时，动物机体中就会制造产生红系祖细胞，随后就能够制造红细胞，从而就能逆转机体的贫血表现，研究者发现，化合物SMER28的剂量越高，就会有越多的红细胞产生，而且并不会出现副作用。

2.Cell Rep：科学家成功将干细胞转化成为用于产生骨骼肌等组织的前体细胞
doi:10.1016/j.celrep.2017.01.040

近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中，来自加州大学洛杉矶分校的研究人员通过研究发现，将参与机体发育的信号分子（特殊蛋白）同人类干细胞进行合适混合就能够诱导人类干细胞成为体节样（somites）的细胞，在发育的胚胎中，这些体节细胞就能够产生骨骼肌、骨质组织以及软骨组织；在实验室中，这些在培养皿中生长的体节细胞就有潜力生长成为上述类型的细胞。

多能干细胞能够在机体中转化成为任何一种类型的细胞，但研究人员想通过尝试来引导这些干细胞产生特定的组织，比如肌肉组织等；在发育的人类胚胎中，肌细胞同脊椎和肋骨的骨质及软骨一样，都源于名为体节的细胞簇。研究人员通过研究阐明了体节在动物机体的发育机制，同时他们鉴别出了一种对体节发育非常重要的特殊分子，但当研究人员尝试利用这些分子来诱导人类干细胞产生体节细胞时，整个过程并没有表现出一定效力。

文章中，研究人员分离到了极小的发育中的人类体节，同时在这些体节完全形成之前和之后分别测定了不同基因的表达水平，在体节的形成过程中每一个基因的表达都会发生变化，随后研究人员检测了将增强或者抑制基因表达的分子加入到人类多能干细胞是否能够帮助促进细胞转变成为体节样的细胞，结果发现，优化的分子混合体系在人类中的表现与在动物机体中的表现并不相同，因此利用这种新型的分子组合，研究人员将能够在仅仅四天的时间里将90%的人类干细胞转化成为体节细胞。

3.PNAS：科学家证实：诱导多能干细胞并不会增加遗传突变发生的概率
doi: 10.1073/pnas.1616035114

尽管存在巨大潜力，但在医学和药物研究中科学家们依然非常谨慎且缓慢地使用诱导多能干细胞（iPSCs），因为这些细胞非常易于增加机体遗传突变的数量。近日，一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中，来自美国国家基因组研究所（National Human Genome Research Institute）的研究人员通过研究表示，相比亚克隆复制的细胞而言，iPSCs似乎并不太会产生过多突变，亚克隆化是一种特殊的技术，即对单一细胞进行单独培养，随后让其生长成为细胞系，这种技术类似于制造iPSCs的过程，但其能够排除掉未利用重编程因子进行处理且容易产生突变的亚克隆细胞。

研究者Pu Paul Liu博士表示，这项新技术最终或将改变医生对患者疾病的治疗手段，同时本文研究表明，利用iPSCs的安全性问题似乎并不会阻碍研究的进行。文章中研究人员对两组所捐献的细胞进行了检测，其中一组细胞来自健康个体，另外一组细胞则来自患家族性血小板障碍的患者机体中，利用来自相同捐赠者的皮肤细胞进行研究，研究人员就利用iPSCs和亚克隆技术开发出了在遗传特性上相同的细胞拷贝，随后研究人员对皮肤细胞、iPSCs以及亚克隆细胞的DNA进行测序，并且确定这些细胞的突变会以相同的速度发生。

研究者在iPSCs和亚克隆细胞中发现的大多数遗传突变都是来自亲本皮肤细胞中的罕见遗传突变。而且相关研究结果表明，iPSCs中的大多数突变并不会在重编程或者iPSC产生的过程中产生，这就为研究人员提供了一定证据来表明，iPSCs是非常稳定的，而且其在基础和临床研究中能够安全使用。

4.Cell：深入认识诱导性多能干细胞产生过程
doi:10.1016/j.cell.2017.01.004
在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校伊莱和伊迪特-布罗德再生医学与干细胞研究中心的研究人员证实特定蛋白如何能够改变皮肤细胞的身份或者说细胞特征，和产生诱导性多能干细胞（iPS细胞）。ips细胞能够转化为体内任何一种细胞类型。这项研究可能影响治愈疾病的健康组织形成。

在这项新的研究中，研究人员将四种转录因子（Oct4, Sox2, Klf4和cMyc）加入到小鼠皮肤细胞中，绘制这些转录因子与这种细胞DNA的相互作用图谱。他们鉴定出改变细胞身份的DNA位点，从而获得关于这些DNA位点如何对这些细胞产生这种影响提供独特的认识。当他们分析这些数据时，他们取得两项关键的发现：这些转录因子同时地关闭小鼠皮肤细胞的身份和激活多能性；在这四种转录因子中，有三种转录因子需要合作定位和调节这些DNA位点。

进一步地，研究人员利用这些数据预测哪些额外的转录因子可能增强这种细胞重编程过程，随后加入第五种转录因子到这些小鼠皮肤细胞中。这种新的转录因子组合更加高效地抑制这些组织特异性细胞的身份，这会加快转变到多能性状态，100倍地增加这种细胞重编程过程的效率。

5.Mol Ther：突破！鉴别出成功化学性重编程人类干细胞的关键基因
doi:10.1016/j.ymthe.2016.11.014

近日，一项刊登在国际杂志Molecular Therapy上的研究报告中，来自英国伦敦大学学院和德国海涅大学的研究人员通过研究鉴别出了特殊的基因，该基因或能将人类的羊膜干细胞化学性地重编程为类似胚胎干细胞的多能干细胞，这项研究对于科学家们开发用于储存以及疗法开发的重编程细胞非常关键。

文章中，研究者发现，名为OCT4的基因需要被再度活化才能够在2-3周内使羊水细胞化学性修饰而具有类似胚胎干细胞样的活性和功能；如果该基因没有被再度激活的话，这种化学性的重编程步骤就不会成功，而类似胚胎干细胞样的重编程细胞就会发育成为机体中任何一种类型细胞，这种特性称之为多潜能性。

一旦被处理后，多潜能细胞就会发育成为多种类型的功能性细胞，比如肝脏细胞、骨细胞和神经细胞等；当其冷冻或解冻后还会维持一定的多潜能性；研究者Pascale Guillot表示，对羊水细胞进行化学性重编程非常有效，所有的细胞都会被成功地进行重编程，我们知道基因OCT4非常必要，而且仅利用化学制剂对其重新激活就能够诱导出细胞的多潜能性，如果我们阻断OCT4的表达，这些化学性制剂就不会发挥作用，因此，进行化学性重编程的过程中就需要重点关注OCT4基因的再活化。

这项最新研究中，研究人员对单个细胞进行了检测，他们发现这种化学性重编程过程非常有效，而且所有细胞都会对化学性疗法产生反应，同时所有基因都会参与到这个过程中来，而OCT4基因是唯一一个必须被激活的基因，否则细胞的重编程就会失败。

6.Stem Cell Rep：科学家成功将胚胎干细胞转化成为甲状腺细胞
doi:10.1016/j.stemcr.2016.12.024

近日，一项刊登于国际杂志Stem Cell Reports上的研究报告中，来自波士顿大学医学院的研究人员通过研究，成功利用遗传修饰化的胚胎干细胞再生出了甲状腺细胞，同时研究人员也首次利用基于人类干细胞的相似步骤来更好地模拟甲状腺疾病来更好地理解甲状腺疾病的发病原因，并未开发新型疗法提供一定思路。

研究人员对实验室中培养的小鼠胚胎干细胞进行工程化操作使其能够表达一种特殊基因：Nkx2-1，该基因对于甲状腺发育非常重要，随后当研究人员短暂开启/关闭Nkx2-1基因时，他们通过多个步骤来指导胚胎干细胞，结果发现，在一个非常狭窄的时间范围内，开启Nkx2-1的表达就能够将大部分胚胎干细胞转化成为甲状腺细胞。

Laertis Ikonomou博士指出，这种新方法能够帮助我们大量产生靶向细胞类型：甲状腺细胞，但同时该技术还能够用于其它临床相关细胞类型的研究，比如肺部细胞、产生胰岛素的细胞以及肝脏细胞等；研究人员希望本文研究能够帮助开发治疗性或基于干细胞的工程化技术来改善甲状腺及其它疾病患者的生活质量和健康状况。

7.Science子刊：科学家开发出革命性疗法 利用人类干细胞来治疗胶质母细胞瘤
doi:10.1126/scitranslmed.aah6510
日前，一项刊登于国际杂志Science Translational Medicine上的研究报告中，来自北卡罗来纳大学的研究人员通过研究开发出了一种革命性的疗法来治疗胶质母细胞瘤，胶质母细胞瘤是一种常见的恶性脑癌；文章中，研究者描述了如何利用来自人类皮肤细胞制造的干细胞来捕捉并且杀灭人类脑癌细胞，这也是如今临床疗法最关键且具有里程碑意义的一个步骤。

去年，研究人员Shawn Hingtgen及其同事利用特殊技术成功将小鼠的皮肤细胞转化成为干细胞，并且成功杀灭了人类的脑癌细胞，使得患者的生存率增加了160%至220%（根据不同的肿瘤类型）；如今研究人员不仅发现该技术能够利用人类细胞进行研究，还发现该技术能够快速帮助生存中值不到18个月的患者改善其生存率，能够使得30%的患者的生存率延长至2年以上。研究者表示，速度是至关重要的，通常情况下我们需要花费数周时间才能够将人类皮肤细胞转化成为干细胞，但脑癌患者往往等不了数周甚至数个月来接受新的疗法，而本文研究中研究人员实现了快速产生干细胞并且应用到患者机体中的目的。

这项研究中，研究人员利用了2012年获得诺贝尔奖的一项技术，即利用皮肤细胞制造神经干细胞的技术，首先就是从患者机体收获成纤维细胞，随后对这些细胞进行重编程使其成为诱导神经干细胞，这些干细胞具有天生的能力能够进入到大脑的癌细胞部位。但干细胞仅仅能够发现并且与肿瘤接触，但并不会杀灭癌细胞，因此研究人员不得不对干细胞进行工程化操作使其携带靶向制剂从而来对肿瘤实施精准化攻击。

研究者Shawn Hingtgen表示，我们所开发的干细胞能够携带一种特殊蛋白，这种蛋白质能够激活药物前体，从而就能够对患者进行精准化给药，而且这些干细胞周围还能够装载“光环”药物，其并不会在患者机体中循环，从而就能够有效降低药物的副作用。最后研究者指出，我们距离临床试验或许还有1-2年的时间，但本文中我们首次通过研究成功利用人类干细胞对胶质母细胞瘤进行了治疗，这对于临床实验的开展将会带来巨大的推动作用。

8.Stem Cell Rep：关键蛋白质或可调节制造骨质结构的重要细胞
doi:10.1016/j.stemcr.2017.01.004

近日，发表在国际杂志Stem Cell Reports上的一篇研究报告中，来自威斯康星大学的科学家通过研究在骨髓中鉴别出了两种特殊蛋白质，这两种蛋白质或许能够作为制造骨质的重要细胞的调节子；而且其还能够调节间质干细胞的活性，相关研究或为后期科学家们开发新型植入物来替代患者受损的骨组织提供新的思路。

研究者Wan-Ju Li教授表示，这两种蛋白是非常有趣的分子，其在调节间质干细胞的命运上扮演着关键的角色。文章中研究人员利用高通量的蛋白阵列对捐献的人类骨髓组织进行“冲洗”来鉴别研究者们感兴趣的蛋白质，随后确定间质干细胞暴露在鉴别出的蛋白质中表现出的活性；研究人员的目的就是更好地理解机体中间质干细胞所处的骨髓生境，以便后期研究者能够改善实验室中细胞生长的环境，并且促进疾病疗法的开发。

研究者发现，将间质干细胞暴露于含有脂质运载蛋白-2和催乳素的培养基中时就能够降低并且减缓细胞衰老；Li表示，在体外我们能够控制细胞的活性，但当其植入到患者机体中后就应该减缓其生长以及产生骨组织的速度。在实验室中精确控制间质干细胞的能力并且维持其分裂以及形成骨组织的平衡为后期研究者利用含有干细胞的三维基质来重建缺失的骨组织提供了新的线索。

如今研究人员利用脂质运载蛋白-2和催乳素处理的人类细胞再生出的骨质已经成功植入了颅盖缺陷的小鼠机体中，同时研究人员还发现，新生的骨质组织有能力修复小鼠机体的缺陷；未来他们还将通过更深入地研究来改善实验室的培养环境，研究者希望未来能够模拟出包含间质干细胞的骨髓生境来进行研究。

9.日本批准利用供者干细胞开展治疗老年黄斑变性的临床试验
新闻阅读：Regulators OK Clinical Trials Using Donor Stem Cells

日本的一个研究团队一直在开发一种治疗老年黄斑变性的细胞疗法。本周（2月1日），他们获得日本卫生当局的支持，开始利用源自供者的诱导性多能干细胞（iPS细胞）经转化产生的视网膜细胞开展一项临床试验。这将是该团队的医师注射供者细胞的首个临床试验。这一方法有望降低医疗成本和准备时间。

在此之前，这个由日本理化学研究所发育生物学中心科学家Masayo Takahashi领导的团队利用病人自己的细胞测试了一种基于ips细胞的老年黄斑变性疗法。

日本朝日新闻（Asahi Shinbum）在2016年6月报道，“这种基于iPS细胞的方法是昂贵的和费时的，需要花费大约1亿日元（93万美元）来培养和测试iPS细胞，而且需要大约11个月的时间开展移植。但是利用来自ips细胞产生的视网膜细胞，所需的时间能够降低到一个月，而且成本也能够显著地降低。”

在2016年9月，Takahashi和她的同事们在第一篇论文中报道由猴子iPS细胞产生的视网膜色素上皮细胞（retinal pigment epithelial cell, RPE细胞）移植到免疫匹配的猴子眼睛中不会遭受到免疫排斥。在同时发表的第二篇论文中，他们证实利用ips细胞产生的人供者RPE细胞不会触发体外培养的淋巴细胞产生免疫反应。

美国加州大学戴维斯分校干细胞生物学家Paul Knoepfler当时告诉《科学家》杂志，“这两篇论文有力地证实由同种异体的iPS细胞产生的RPE细胞能够高效地移植到免疫匹配的受者体内，而且不会引发较大的免疫反应。这意味着只要存在免疫匹配的话，那么基于ips细胞的老年黄斑变性疗法很可能不必依赖于自体移植。”

日本日经亚洲评论（Nikkei Asian Review）报道大约有5名病人将参加这项供者细胞临床试验。这项临床试验预计在2017年上半年开展。

10.Cancer Res：Wnt5a促进胶质母细胞瘤获得侵袭表型
doi:10.1158/0008-5472.CAN-16-1693
近日，来自意大利的科学家们在国际学术期刊Cancer Research上发表了一篇文章，他们在文章中证明Wnt家族成员Wnt5a是促进胶质母细胞瘤发生侵袭的一个重要因子。该研究为阻止胶质母细胞瘤侵袭治疗这种恶性疾病提供了一个新的潜在靶点。

在这项研究中，研究人员报道称参与非经典WNT信号途径的WNT家族成员Wnt5a发挥了上述作用。他们发现侵袭性最强的神经胶质瘤存在Wnt5a过表达的特征，Wnt5a的过表达与病人不良预后相关，同时还将具有很强浸润性的间质样胶质母细胞瘤（mesenchymal glioblastoma）与几乎不运动的原神经胶质母细胞瘤（proneural glioblastoma）和经典胶质母细胞瘤（classical glioblastoma）区分开来。

Wnt5a的过表达与间质样胶质母细胞瘤的肿瘤干细胞样特征相关。抑制间质样胶质母细胞瘤中Wnt5a的表达能够削弱肿瘤细胞的浸润能力。相反，在经典胶质母细胞瘤和Wnt5a低表达的间质样胶质母细胞瘤中增强Wnt5a的表达水平能够激活肿瘤细胞的侵袭能力和间质样特征。

在胶质母细胞瘤异种移植小鼠模型体内抑制Wnt5a的活性可以阻止肿瘤细胞在脑部的侵袭，增加小鼠的存活率。

11.Cell Stem Cell：干细胞研究揭示寨卡病毒如何引发小头症
doi:10.1016/j.stem.2016.12.005

近年来，巴西等美洲国家频发新生儿小头症。科学界已证实寨卡病毒感染与小头症发病存在关联，却不清楚病毒怎样影响胎儿脑部发育。德国研究人员日前表示，他们已经找到寨卡病毒导致小头症的科学证据。

德国科隆大学医学院等机构研究人员在新一期《细胞－干细胞》杂志上报告说，他们将健康人的皮肤细胞“重新编程”，培养成诱导多能干细胞，进而培养出神经前体细胞。神经前体细胞可分化出多种神经细胞，可谓脑部发育的“起点”。

在特定实验条件下，研究人员让许多神经前体细胞聚集为大脑类器官，即几毫米大小、具有三维立体结构的脑神经组织块，这一过程模拟胚胎大脑的早期发育，并借此观察病毒感染对胚胎大脑发育的影响。

结果发现，寨卡病毒会让参与细胞分裂的细胞器——中心体出现故障，让神经前体细胞过早分化为成熟的神经细胞。这种“早熟”看似没什么危害，但会使大量神经前体细胞不再参与大脑类器官成长为完整大脑的过程，导致胚胎出现小头症。

研究人员介绍，他们在实验中使用了从小头畸形胚胎中分离出来的寨卡病毒毒株，实验结果为寨卡病毒导致小头症提供了“有说服力的科学证据”。