最近美國魏爾康奈爾醫(yī)學(xué)院科學(xué)家們，利用人體胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化內(nèi)皮細(xì)胞（一種上皮細(xì)胞,，形成血管的內(nèi)壁）,。該項研究為解決血液循環(huán)類疾病邁出了重要一步。研究者認(rèn)為,，在不遠(yuǎn)的將來,，內(nèi)皮細(xì)胞可以“植入”人體,，治愈受損的器官和組織。
據(jù)悉,，該新技術(shù)可以產(chǎn)生出大量的內(nèi)皮細(xì)胞,，并且是以前的方法的40倍。內(nèi)皮細(xì)胞形成血管的內(nèi)部“襯里”,，是毛細(xì)血管的主要組成部分,。基于胚胎干細(xì)胞演變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞的基因控制機(jī)制研究結(jié)果,，可能會產(chǎn)生出新的研究遺傳性血管疾病的方法,。論文第一作者，魏爾康奈爾醫(yī)學(xué)院安薩利干細(xì)胞研究所主任Shahin Rafii博士說：“這是同類方法中第一個極具治療各種疾病潛力的技術(shù),，可能治療的疾病包括心血管疾病,、中風(fēng)和糖尿病并發(fā)癥。”
在最近幾年,，人們對胚胎干細(xì)胞治療疾病方面寄予了厚望,。實(shí)際上，人體胚胎干細(xì)胞可以衍化為超過200種類型的成熟細(xì)胞,。但是,，對于支配它們分化為各種可以修復(fù)器官的衍生細(xì)胞的因素和路徑，人類知之甚少,。擺在科學(xué)家面前的挑戰(zhàn)是：如何提高對人體胚胎干細(xì)胞衍化為不同細(xì)胞過程的了解和控制,，以及培育出足夠的內(nèi)皮細(xì)胞，以便用于治療,。
魏爾康奈爾醫(yī)學(xué)院科學(xué)家為了迎接挑戰(zhàn),，首先篩查了在胚胎干細(xì)胞衍化為內(nèi)皮細(xì)胞過程中發(fā)揮作用的分子因素，研究結(jié)果極大的提高了細(xì)胞合成的效率,。研究者隨后用綠色熒光蛋白標(biāo)記來實(shí)時跟蹤分化過程,。他們發(fā)現(xiàn)，在培育過程的適當(dāng)時機(jī),，把胚胎干細(xì)胞暴露在轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-beta）的環(huán)境中時,，內(nèi)皮細(xì)胞繁殖速度顯著增強(qiáng)。更為驚人的是,，研究者發(fā)現(xiàn),，當(dāng)把培育的內(nèi)皮細(xì)胞置入老鼠體內(nèi)時，細(xì)胞可以正常工作,，并迅速被老鼠的循環(huán)系統(tǒng)所同化,，和正常血管細(xì)胞一起工作。
魏爾康奈爾醫(yī)學(xué)院兼職教授和霍夫斯特拉大學(xué)生物工程教授Sina Rabbany博士指出,，在使用活體內(nèi)生成的內(nèi)皮細(xì)胞時,，要想達(dá)到長期的臨床效果,，現(xiàn)在仍有一些障礙存在。實(shí)際上,，在再生醫(yī)學(xué)中,，血管細(xì)胞使用的先決條件是需要在活體血管內(nèi)進(jìn)行正確“裝配”。 Rabbany博士強(qiáng)調(diào),，除了需要操控和內(nèi)皮細(xì)胞分化有關(guān)的生物因素,，血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)血流量是組成血管器官過程中的關(guān)鍵因素。Rabbany博士所在團(tuán)隊利用大量生成的內(nèi)皮細(xì)胞,，努力建立起生物支架,，形成血管的微觀環(huán)境，這樣制作出的血管具備正常功能,，而且可以在病人身上長時間工作,。
影響培育的內(nèi)皮細(xì)胞臨床應(yīng)用的另外一個主要障礙是，當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞置入病人體內(nèi)時,，存在潛在的免疫排異反應(yīng),。為了應(yīng)對這種風(fēng)險，可以采用一種辦法,，就是建立有關(guān)人類胚胎干細(xì)胞的巨大的遺傳“銀行”,，一旦這些胚胎干細(xì)胞衍化為內(nèi)皮細(xì)胞時，可以和病人身體相匹配,。
克勞迪婭科恩中心生殖醫(yī)學(xué)主任Zev Rosenwaks博士說：“研究小組通過捐贈的正常和病變胚胎來獲得人類的胚胎干細(xì)胞,，這種新方法不僅是在再生醫(yī)學(xué)方面有著廣泛的影響，而且在血管類遺傳疾病研究方面也有巨大影響,。”
目前魏爾康奈爾醫(yī)學(xué)院研究人員正在利用干細(xì)胞“陣列”或者干細(xì)胞“家族”進(jìn)行培育內(nèi)皮細(xì)胞驗證試驗。生殖醫(yī)學(xué)部助理教授約拉姆·扎尼諾維奇（Nikica Zaninovic）稱,，研究人員使用一項高度復(fù)雜的細(xì)胞衍生技術(shù),，利用拋棄的胚胎，制作了11種正常和病變的人類胚胎干細(xì)胞“陣列”,。使用這種新的細(xì)胞分化方法,，其中的幾種胚胎干細(xì)胞“陣列”已經(jīng)衍生為血管細(xì)胞。
為了確認(rèn)細(xì)胞在恢復(fù)受損器官血液供應(yīng)方面的能力,，下一個重要的步驟是進(jìn)行人體試驗,。利用此項新技術(shù)和安薩利干細(xì)胞研究所等機(jī)構(gòu)的支持，研究小組希望在5年內(nèi)將此方法應(yīng)用于實(shí)際治療,。
科學(xué)家目前的研究揭示了人類胚胎血管的形成方法,。這種方法在以前由于在利用人類胚胎組織上存在障礙而不可行。 詹姆斯博士解釋說:“我們所用的無偏篩選技術(shù)是一個重大的技術(shù)進(jìn)步,，開辟了揭示了人類胚胎干細(xì)胞培育為特定的大腦,、肝臟和胰腺等器官的成熟細(xì)胞過程的可能性,。這種方法能夠運(yùn)用到其它的人體組織，幫助其他干細(xì)胞研究小組開發(fā)和保持特定的細(xì)胞類型,，以便盡更大努力來了解人類,，治療不同類型的人類疾病和損傷。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Nature Biotechnology 17 January 2010 | doi:10.1038/nbt.1605
Expansion and maintenance of human embryonic stem cell–derived endothelial cells by TGFβ inhibition is Id1 dependent
Daylon James1, Hyung-song Nam2,7,8, Marco Seandel1,3,8, Daniel Nolan1, Tyler Janovitz1, Mark Tomishima4, Lorenz Studer4, Gabsang Lee4, David Lyden1, Robert Benezra2, Nikica Zaninovic5, Zev Rosenwaks5, Sina Y Rabbany1,6 & Shahin Rafii1
Previous efforts to differentiate human embryonic stem cells (hESCs) into endothelial cells have not achieved sustained expansion and stability of vascular cells. To define vasculogenic developmental pathways and enhance differentiation, we used an endothelial cell–specific VE-cadherin promoter driving green fluorescent protein (GFP) (hVPr-GFP) to screen for factors that promote vascular commitment. In phase 1 of our method, inhibition of transforming growth factor (TGF)β at day 7 of differentiation increases hVPr-GFP+ cells by tenfold. In phase 2, TGFβ inhibition maintains the proliferation and vascular identity of purified endothelial cells, resulting in a net 36-fold expansion of endothelial cells in homogenous monolayers, which exhibited a transcriptional profile of Id1highVEGFR2highVE-cadherin+ ephrinB2+. Using an Id1-YFP hESC reporter line, we showed that TGFβ inhibition sustains Id1 expression in hESC-derived endothelial cells and that Id1 is required for increased proliferation and preservation of endothelial cell commitment. Our approach provides a serum-free method for differentiation and long-term maintenance of hESC-derived endothelial cells at a scale relevant to clinical application.
1 Howard Hughes Medical Institute, Ansary Stem Cell Institute, Department of Genetic Medicine, Weill Cornell Medical College, New York, New York, USA.
2 Program in Cancer Biology and Genetics, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, USA.
3 Division of Medical Oncology, Department of Medicine, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, USA.
4 Developmental Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, USA.
5 Ronald O. Perelman and Claudia Cohen Center for Reproductive Medicine, New York, New York, USA.
6 Bioengineering Program, Hofstra University, Hempstead, New York, USA.
7 Present address: Weill Cornell Medical College, New York, New York, USA.
8 These authors contributed equally to this work.
