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干细胞龛与诱导多能干细胞的交互作用,在成骨与骨再生领域前景广阔。
发表日期:2021-10-27 13:53:14
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优牙生物首席科学家叶青松领衔的科研团队,近日发表文章总结“干细胞龛”工程与成骨微环境导向的骨修复再生最新进展,为基于诱导多能干细胞(iPSCs)的骨组织工程研究提供新的思路和策略。


该研究团队由四川大学口腔疾病研究国家重点实验室、牛津大学和哈佛大学共同组成,并发表在同行评审权威杂志《Smart Materials in Medicine》(《医用智能材料》)上。


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干细胞龛(Stem Cell Niche)

是干细胞周围复杂的微环境,在调节细胞行为方面具有重要意义,充分了解干细胞与其龛之间的相互关系对于促进干细胞治疗的研究发展至关重要。

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干细胞龛(Stem Cell Niche)

 图片来源:Essentials of Stem Cell Biology

(Third Edition), 2014


诱导多能干细胞(iPSCs)

是近十年出现的新型组织工程细胞来源,可以将诸如牙髓干细胞等“多能干细胞”逆转回类似胚胎干细胞的“万能干细胞”状态。


理论上逆转后得到的iPSCs可以分化为成体的所有器官、组织,被认为在再生医学及组织工程方面拥有较为广阔的应用前景。


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诱导多能干细胞(iPSCs)

图片来源:百度图片


文章重点阐述iPSCs与干细胞龛之间的相互作用,并归纳总结微环境为导向的iPSCs成骨与骨再生研究进展。


1. 细胞-细胞外基质(ECM)相互作用

ECM是一个动态的复杂环境,提供细胞的锚定结构,调节细胞的发展命运。天然ECM为三维结构,如今,大量的仿生物质被用于重构模拟天然ECM,为受损组织提供适宜的微环境,从而促进组织再生。


生物支架的引入为此做出了巨大贡献,首当其冲的便是聚合物,另外还有无机支架、复合支架、脱细胞ECM支架等等。


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2. 细胞-细胞相互作用

干细胞与周围细胞的接触对其增殖与分化会产生影响。干细胞龛内的各类细胞会通过粘附连接、直接接触、以及分泌可溶性因子相互沟通,从而影响干细胞与其邻近细胞的活力与行为。


目前,细胞-细胞相互作用的干细胞龛工程手段主要包括细胞共培养、外泌体与条件培养基的应用。


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3. 细胞-信号因子相互作用

干细胞的命运很大程度上决定于微环境中的各类信号因子。干细胞龛中的信号因子包括细胞因子、生长因子、以及各类小分子,动态影响着干细胞的行为与能力。


为了重塑并建立出利于iPSCs成骨分化的人工龛,研究人员采用可控的方式尝试引入关键信号因子,这其中包括外源性因子的添加与基因工程的应用。


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总结:近年来,iPSCs的相关研究揭示了其与干细胞龛中各类成分的相互作用,但仍有许多方面有待探索与验证。


干细龛工程为研究者带来了精确调控iPSCs并挖掘干细胞龛治疗潜力的可能。同时,iPSCs的培养技术有待进一步改进,方可促进其成为安全、可靠、经济的工程化骨的种子细胞。


不仅如此,建立人多能干细胞库与储存充足的细胞系有待实施,以满足巨大的干细胞治疗需求,“通用型”或“低免疫性”的人类多能干细胞领域研发也受到重视。总之,精准调控iPSCs与干细胞龛交互作用的技术在成骨与骨再生领域具有良好的研究与开发前景。



优牙生物长期致力于开发低免疫源性的成体牙髓干细胞用于全身疾病的治疗,同时为了满足用户对干细胞量上的需求,优牙生物正在攻关将牙髓干细胞转化成iPSCs细胞,目前已经取得了很大的进展。


相信优牙生物能使牙髓干细胞和基于牙髓干细胞的iPSCs在未来再生医学领域发挥出更大价值和作用。


参考链接:

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/stem-cell-niche

https://mp.weixin.qq.com/s/b-t1RvW9w58klySCwSIg4w