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PNAS:干細胞制造技術的重大突破

日期:2014-04-02 09:27:33

 

目前,諾丁漢大學的科學家們開發出一種新物質,可以簡化再生醫學這個開創性領域中的細胞治療產品制造。

 

細胞療法Cell therapy)是一個令人興奮和迅速發展的醫學領域,全球已批準八項干細胞治療技術。在這個領域中,干細胞有潛力修復慢性疾病和年齡相關疾病中的人體組織功能。但是,要將目前成功的研究成果轉化為實際的產品和治療,所面臨的一個主要問題是:如何大量生產這樣一種復雜的生物材料?

 

在干細胞生產過程中有兩個不同的階段:增殖(使足夠多的細胞形成大的組織)和分化(把基本的干細胞變成功能性細胞)。這兩個階段所需的物質環境是不同的,到現在為止,還沒有某種可用的單一物質能同時做到這兩點。

 

目前,諾丁漢大學的多學科研究小組解決了這一雙重需要,他們制備了一種新的干細胞微環境,發現這種環境既能讓細胞進行自我更新,也能使它們演化為心肌細胞。這種材料是一種含兩種聚合物的水凝膠,利用離子交聯將一種可自我更新的水凝膠(藻朊酸鹽)移除,并切換到一種可分化的微環境(膠原蛋白)。調整這個開關的時機,可優先引導HPSC分化,來模仿原腸胚形成到外胚層(早開關)或中胚層/內胚層(晚開關)的細胞系定型(lineage commitment)。作為一個典范分化細胞類型,研究人員表明,利用這個系統檢測早期細胞系特化,可以促進心臟發生,并增加高密度細胞種群的基因表達。

 

先進藥物釋放和組織工程學教授Kevin Shakesheff稱:“我們的新型水凝膠組合屬于第一。它可讓我們在一個從來沒有獲得過的單一步驟過程中,從人類多能干細胞(HPSC)生產致密的組織結構。這一發現對再生醫學的未來制造業具有重要的意義。這個醫療領域是英國的一個主要優先發展領域,我們看到,有越來越多的資金投入到未來的制造業過程,以保證在HPSC產品和治療進入臨床試驗和成為標準時,我們已經準備好為患者提供真正的治療。”

 

這項研究,以“Combined hydrogels that switch human pluripotent stem cells from self-renewal to differentiation”為題,發表在2014327日的《PNAS》雜志。

 


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