最近,科学家们发现了一种新的方法来制备人类干细胞,可以解决规模化生产的大问题,这对于充分认识这些细胞的潜力,用其来了解和治疗疾病,是至关重要的。这一研究结果是由诺丁汉大学、乌普萨拉大学和通用电气医疗的一个科学家小组完成的。
人类多能干细胞是未分化的细胞,具有发展成身体中所有不同类型细胞的独特能力,已被广泛应用于疾病建模、药物筛选、再生医学和组织工程,随着它们越来越多的用于临床和制药行业,这些细胞有着巨大的需求只会越来越大。
然而,在现代医疗保健最佳性能所需的规模上生产干细胞,目前是不可行的,因为现有的培养方法太昂贵,或依赖于对人类临床使用不安全的物质。
这项新的研究发表在7月13日的《Nature Communications》,来自诺丁汉大学Wolfson干细胞、组织工程与建模中心,乌普萨拉大学与GE医疗集团的研究人员,确定了一种新的人类干细胞培养方法,可能促进更快和更便宜的干细胞规模化工业生产。
这项工作是在瑞典乌普萨拉大学开始的,本文第一作者Sara Pijuan-Galito说:“通过使用一个来自人类血液的蛋白质——叫间α抑制剂,我们已经在一种基本培养基中制备出了人类多能干细胞,而不需要昂贵和费时的生物基质。间α抑制剂以很高的浓度存在于人血液中,目前是标准药物纯化方案的一种副产物。”
“这种蛋白质可以使干细胞附着在未改性的组织培养塑料上,并在恶劣条件下改善干细胞的存活率。这是第一种不需要预处理的生物基质用于附着的干细胞培养方法,因此,具有更高的性价比和时效性,为更容易和更便宜的规模化生产铺平了道路。”
本研究负责人Cecilia Anneren表示:“因为涂层是一个耗时的步骤,增加了人类干细胞制备的成本,因此,这种新的方法可在大规模、高通量的细胞培养中,节省时间和金钱,并对于基础研究和商业应用都是非常有价值的。”
本文共同作者Cathy Merry博士补充说:“我们现在打算将间α-抑制剂蛋白与我们的创新性水凝胶技术相结合,以改善目前的方法来控制细胞的分化,并将其应用到疾病的建模。这将有助于许多疾病的研究,但我们的重点是在细胞水平上理解多发性骨软骨瘤这样的罕见病(一种遗传性疾病,与痛苦的骨骼肿块发展相关)。我们的目标是复制细胞在体内经历的3维环境,这样,我们的实验台生物学在建模疾病中就更为准确。
Sara Pijuan-Galito博士也已经获得了著名的Sir Henry Wellcome博士后奖学金。这将使得她与其他再生医学先驱——Morgan Alexander和Chris Denning教授合作,将间α抑制剂与改进的合成聚合物相结合。该团队计划进一步改善目前的人类干细胞培养,设计一种经济和安全的方法,可以很容易地转化为大规模的生产,并可以为患者开始采取细胞疗法提供数十亿的细胞。
去年5月份,在Nature子刊《Scientific Reports》发表的一项研究中,加州大学圣迭戈分校医学院的研究人员,使用一种强大的统计工具,称为design of experiments(DOE),确定最佳细胞培养配方,来培育和生产hPSCs。
2016年伊始,来自德国亥姆霍兹协会Max Delbruck分子医学中心(MDC)的科学家们,提出了一种方法,在细胞培养物中检测这样的多能干细胞,并在实验室中有效地保存它们。
最近,马萨诸塞州总医院(MGH)开发的一种新程序,可能彻底改变成人干细胞的培养。该研究小组利用肺病常规治疗过程中采集到的几种组织样本,生成和扩增了气管干细胞。