操纵细胞的新技术可以治疗帕金森氏症、关节炎和其他疾病

时间: 2017-07-11 14:26:43浏览(886)评论(0)点赞(1)收藏(0)

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生物活性的开启和关闭

 

一项材料领域的新研究可能有助于需要干细胞治疗脊髓损伤、中风、帕金森病、阿尔茨海默病、关节炎或任何其他需要组织再生的患者。

 

该研究于7月10日在Nature Communications发表。

人体中的细胞不断接收许多类型的指令信号,这些指令来自细胞周围基质中的蛋白质和其他分子。例如,这些可以是细胞表达特定基因的诱因,使之可以增殖或分化成导致组织生长或再生的几种类型的细胞。这种信号机械的奇特之处之一是生物体中内置的能力,使信号停止并根据需要重新启动,或者关闭一个信号并激活不同的信号来编排非常复杂的过程。迄今为止,建立具有这种再生疗法动态能力的人造材料几乎是不可能的。

今天发表的报告指出,研究者首次开发出一种合成材料,能可逆地触发这种动态信号。该平台不仅可以制造管理干细胞的材料,以实现更有效的再生疗法,而且还将允许科学家在实验室中探索和发现新的方法来控制细胞的命运及其功能。

其中一项发现是可能使用合成材料向神经干细胞发信号使其增殖,然后由操作者选择特定时间,触发它们分化成神经元,然后按要求使干细胞返回到增殖状态。

本论文还报道,脊髓神经干细胞可以通过使用一种信号驱动蔓延并分化。但是,当这个信号被关闭时,细胞自发地将其自身重新分组成群落。这揭示了这些细胞之间存在强烈的相互作用,这对于了解发育和再生诱因可能很重要。

 

操纵细胞的新技术可能有助于治愈帕金森病患者。可以使用现有技术将患者自己的皮肤细胞转化为干细胞。新技术可以帮助扩增体外新转化的干细胞 - 在实验室中,将其分化为产生多巴胺的神经元,然后移植到患者体内。

在新技术中,材料用不同的DNA链进行化学装饰,每个DNA都设计用于向细胞显示不同的信号。为了激活信号到细胞,将含有与肽偶联的互补DNA链的可溶性分子加入到材料中以产生显示该信号的DNA双螺旋。通过加入几滴DNA-肽缀合物产生绿光以产生更多的干细胞。该方法中的材料是将表面暴露于可溶性单链DNA分子,DNA分子设计为“抓住”含信号的双链体并形成新的DNA双螺旋。这种新型双链体不再附着在材料表面上并被洗去,从而关闭生物信号。要重新开启信号,所需要的只是现在引入一个新的单链DNA拷贝,该信号会重新连接到材料的表面。

Stupp说:“人们希望使用自己身体的干细胞再生组织的细胞疗法。“原则上,这将最终成为可能,但是需要一个有效扩展和区分细胞的程序。

虽然这个过程目前只在体外进行,Stupp说,将来可能会在体内进行这个过程。将干细胞植入用于临床,通过注射将其包埋在新的材料中并靶向到特定的部位。然后将可溶性分子给予患者以操纵移植细胞的增殖和分化。

 

 

相关论文:Ronit Freeman et al, Instructing cells with programmable peptide DNA hybrids, Nature Communications (2017). DOI: 10.1038/ncomms15982



文章来源:medicalxpress    编译:高嘉强

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