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日本iPS细胞新进展:成为药物研发、细胞治疗和基础研究的热点

【本文为疾病百科知识,仅供阅读】  2020-11-18  作者:厚朴方舟  

iPS细胞即诱导性多能干细胞,自2006年人们发现人和小鼠的成纤维细胞能够重新生成诱导性多能干细胞后,该细胞便成为药物研发、细胞治疗和基础研究的热点。近年来的多项研究证实,iPS细胞在多种疾病的治疗中有着不可替代的作用。2020年目前已过去大半,今年关于iPS细胞又有哪些重要研究揭露呢?厚朴方舟现将具体信息整理如下,分享给大家。

日本北海道大学开发出针对iPS细胞的新免疫控制法

日本北海道大学遗传病控制研究所的研究团队,把利用小鼠iPS细胞培养的胸腺上皮样细胞移植到免疫系统正常的小鼠身上后,发现移植皮片的成活时间,即移植皮片保留在体内不被排斥的时间延长,这意味着移植免疫反应首次被成功调控。

该研究团队利用小鼠iPS细胞培养“免疫系统控制细胞”,研究了抑制异体移植发生的排异反应的方法。在过去的研究中因为培养效率低的问题,很难利用iPS细胞培养出胸腺上皮细胞。此次,该研究团队关注在体内形成胸腺时的重要基因Foxn1,研究发现,向小鼠iPS细胞导入该基因后,分化成胸腺上皮细胞的效率变得更高。

 

▲多能干细胞组织移植的新免疫控制法

日本冈山大学利用iPS细胞制作出“肝癌模型”

日本冈山大学研究生院的研究团队,利用分泌多种炎症性物质的人肝癌细胞株培养上清液,培养了小鼠的iPS细胞,并将iPS细胞诱导为癌症干细胞,然后将癌症干细胞移植到裸鼠的肝脏中,成功制作了肝癌模型。本次研究无需实施基因突变和插入缺失等操作,即完成了认为形成特定肿瘤,这是世界首次成功制作出肝癌模型。

本次研究筛选了分泌多种炎症性因子的人肝癌细胞株,通过添加其培养上清,在类似于慢性炎症的环境中培养了小鼠iPS细胞,然后将增加的细胞移植到免疫缺陷小鼠的肝脏中,成功形成了恶性肿瘤。

▲在分泌炎症性物质的癌细胞影响下,iPS细胞转化为肝癌干细胞

日本京都大学实施源自iPS细胞的血小板自体输入

京都大学医学部附属医院与京都大学iPS细胞研究所合作,针对再生不良性贫血合并血小板输注无效的患者为对象,实施了利用源自人工多能干细胞(iPS细胞)的血小板进行自体输注的临床研究。使用iPS细胞的再生医疗研究此前一直以视网膜和角膜疾病、帕金森症及心力衰竭为对象,使用iPS细胞制作血小板再输注给本人的临床研究还是全球首次。

日本、美国大学合作利用人源iPS细胞培养出人造肝脏

日本九州大学医院与美国匹兹堡大学医学部的相关研究人员,通过分化人源iPS细胞形成的细胞,培养出了可以移植的微型人造肝脏,并确认在动物体内成功地发挥了肝脏功能。

研究人员利用iPS细胞分化出了肝脏所需的肝细胞、胆管细胞和血管上皮细胞。通过从大鼠的肝脏中提取细胞,制作了仅由支架蛋白等构成的肝脏模型,然后向模型中注入分化而来的各种细胞,培养出了人造肝脏。这种人造肝脏具有蛋白质合成和解毒等功能,将其移植到动物体内之后确认,在动物体内也能正常发挥作用。

▲提取肝脏细胞制作的肝脏模型

▲微型人造肝脏

日本顺天堂大学有望利用iPS细胞实现宫颈癌的免疫细胞治疗

日本顺天堂大学研究生院医学研究科以及东京大学医科学研究所干细胞治疗部门的相关研究人员,利用比原来更加安全的方法,成功培养了能抑制宫颈癌繁殖的iPS细胞源人乳头瘤病毒(HPV)抗原特异性杀伤T细胞。与源自外周血的杀伤T细胞相比,该iPS细胞源杀伤T细胞能在人体内强力抑制宫颈癌繁殖,研究团队利用小鼠确认到可以延长生存期。

这项成果能实现抑制宫颈癌繁殖的iPS细胞源T细胞的稳定供应,有望为采用免疫细胞的新治疗方法的开发铺平道路。

▲免疫细胞治疗概念图

日本京都大学iPS研究所利用人iPS细胞实现末梢神经再生

京都大学iPS细胞研究所(CiRA)的相关研究人员验证了利用人工多能干细胞(iPS细胞)源间充质干细胞(iMSC)制备的生物3D神经导管对末梢神经再生的有效性和机制。

研究团队将免疫缺陷大鼠的坐骨神经切断5mm进行了验证,虽然在作为生物3D神经导管移植的对照组使用的硅胶管移植中,切断的神经也在术后8周实现再生,但对形态、运动性、电生理学和肌肉重量进行评估发现,生物3D神经导管移植组的再生神经明显处于优势。另外,在移植的生物3D神经导管的内侧和表面都观察到了新生血管,确认iMSC的皮下移植具有促进血管新生的功能。

结果表明,利用iMSC制备的生物3D神经导管能有效实现末梢神经再生,将来有望为临床应用做贡献。

▲利用不含动物源成分的iMSC制备生物3D神经导管

日本庆应义塾大学利用iPS细胞开发出脊髓损伤新治疗方法

日本庆应义塾大学的研究团队,利用自主开发的技术,通过人iPS细胞制作了具备脊髓区域信息的“脊髓型”神经干/祖细胞,然后移植到亚急性期(伤后第九天:相当于人类的2-4周)的脊髓损伤模型小鼠身上,成功帮助小鼠恢复了运动功能。

研究团队移植了脊髓型以及与脊髓型属于不同区域的前脑型两种神经干/祖细胞,进行了比较。结果显示,移植前脑型的群组,运动功能很难恢复,而移植脊髓型的群组,运动功能得到改善。另外,还在移植脊髓型神经干/祖细胞的群组确认,移植细胞与受损的脊髓之间建立了神经回路。

此次的研究成果表明,脊髓型细胞更适合进行人iPS细胞源神经干/祖细胞移植。今后有望以此次的研究成果为基础,开发具备脊髓型细胞性质的安全神经干/祖细胞诱导法。

针对iPS细胞的研究,目前已经取得了较大的进展。除了以上的研究成果外,日本还在着眼于iPS的其他研究,如iPS细胞的癌变,利用iPS培养功能性下垂体等等,旨在为患有疾病的人们寻找更有效的治疗方案,提高患者的预后。如希望了解更多有关iPS的相关内容,可以直接拨打热线电话400-086-8008与我们联系。

参考文献:

[1]Efficient generation of thymic epithelium from induced pluripotent stem cells that prolongs allograft survival(iPS細胞由来胸腺上皮組織の効率的な作製及び他家移植片の生着延長効果)

https://www.amed.go.jp/news/release20200114.html

[2]iPS 細胞から“肝臓がんモデル”の作成に世界初の成功~肝臓がん研究や治療薬開発へ応用期待~

https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press2019/press20200317.pdf

[3]「血小板減少症に対するiPS細胞由来血小板の自己輸血に関する臨床研究」の実施について

https://www.amed.go.jp/news/release_20200325-02.html

[4]Assembly and Function of a Bioengineered Human Liver for Transplantation Generated Solely from Induced Pluripotent Stem Cells ,Cell Reports,

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.107711

https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/451

[5]Molecular Therapy:「子宮頸がんに対するiPSC由来若返りキラーT細胞の持続可能な腫瘍抑制効果」

https://www.juntendo.ac.jp/news/20200710-02.html

[6]脊髄損傷へのiPS細胞を用いた新規治療法の開発-「脊髄型」iPS細胞由来神経幹/前駆細胞で運動機能回復-

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