2016年12月31日/生物谷BIOON/--即将过去的12月份，有哪些重大的干细胞/">干细胞研究或发现呢？生物谷小编梳理了一下这个月生物谷报道的干细胞方面的新闻，供大家阅读。
1.昆明动物所利用树鼩精原干细胞获得世界首只转基因树鼩
Cell Research, doi:10.1038/cr.2016.156
在昆明动物所研究员郑萍等的指导下，博士研究生李朝晖等首先成功筛选到细胞表面标记分子Thy1可用于富集树鼩睾丸中的精原干细胞，并发现Wnt/beta-catenin信号通路及树鼩睾丸支持细胞对于精原干细胞维持其增殖及干细胞特征至关重要，据此改善了树鼩精原干细胞体外扩增培养体系，并建立了多株可长期稳定传代培养的树鼩精原干细胞系。这些体外长期培养的树鼩精原干细胞可稳定表达外源基因，也可以利用CRISPR-Cas9进行基因编辑。基因修饰后的树鼩精原干细胞移植到经白消安处理的雄性受体树鼩睾丸内，可以产生基因修饰精子，通过自然交配从而获得基因修饰子代树鼩。
2.Nature子刊：重磅！科学家研发出人工合成干细胞治疗心脏病
Nature Communications, doi:10.1038/NCOMMS13724
英国《自然·通讯》杂志12月26日刊登以郑州大学第一附属医院唐俊楠博士和沈德良副教授为第一作者、张金盈教授和美国北卡罗莱纳州立大学程柯副教授为通讯作者的一篇论文：用聚合物合成出干细胞。与天然干细胞相比，这类干细胞不仅具有相同疗效，还具有降低致癌风险、提高保存稳定性等诸多优势。新技术还适用于合成其他类型干细胞。该研究向开发出真正实用的干细胞产品迈出重要一步。
干细胞疗法通过分泌蛋白质和遗传物质等因子加速受损组织自我修复，且疗效已获得广泛证实，但相关试验显示它会对人体造成潜在危害，比如会诱导肿瘤快速生长和免疫排斥反应等，而且天然干细胞自身还具有易碎性、难保存性以及提取过程复杂等缺点。
而这次研究团队开发出一种简单实用的干细胞合成技术。他们用生物降解性和生物兼容性聚合物乳酸—羧基乙酸合成细胞模拟微粒（CMMP），再向微粒内加入天然心脏干细胞中提取的蛋白生长因子，用心脏干细胞的细胞膜将微粒包裹起来最终获得人造心脏干细胞。体外实验和对心脏病小鼠试验均证明，CMMP与天然心脏干细胞在促进心肌细胞生长方面疗效相当。程柯解释道，CMMP内不含细胞核，不会复制而引起肿瘤，包裹它们的细胞膜能绕过免疫系统直接与心脏组织结合进行修复，从而规避了干细胞疗法两项最大风险。
3. Cell：人类干细胞培育出3D微型大脑
美国索尔克研究所基因分析实验室主任约瑟夫·埃克教授说，将人脑细胞培育为微型3D器官是一项重大的突破。有了在结构上最为接近实际大脑的模型，科学家就能通过观察其遗传和表观遗传特征来寻求其最为接近实际大脑的功能。
索尔克研究所对大脑发育早期阶段的类器官与相同阶段的真实大脑组织进行了比较。研究人员发现，在细胞获得的分化度上，类器官要比二维模型更为接近真实大脑，也就是类器官沿着非常类似于真实大脑的早期发育时间线进行发育。
为创建用于分析的类器官，研究团队使用H9人胚胎细胞系，加入合适的化学物质，诱导这些细胞沿着一条神经发育通路生长60天。然后，他们分析了类器官的表观遗传学特征。细胞的表观基因，受饮食或压力等环境因素影响，已越来越多地被认为与发育和精神分裂等疾病相关。
研究人员表示，之前从没有人做过脑组织体的表观基因组测序。此类评估对于理解大脑发育，特别是最终利用这些组织开发神经系统疾病治疗方法尤为重要。
4.Development：科学家成功“复位”人类胚胎干细胞的生物钟
doi:10.1242/dev.138982Zambidis
近日，一项刊登在国际杂志Development上的研究报告中，来自约翰霍普金斯大学的研究人员通过研究利用细胞信号化合物的混合制剂成功逆转了人类胚胎干细胞（ESCs）的生物钟，从而就能赋予细胞相同的灵活性；研究者表示，促进干细胞的发育生物钟回归至早期阶段或许就能够为我们提供机会来诱导人类干细胞成为任何一种类型的细胞，从而用作器官移植和遗传性疾病模型的开发中，最终这些细胞或许就能够被用来开发出嵌合体动物。
研究者指出，这种名为3i混合制剂（三种化合物抑制剂）能够促进干细胞产生具有标准小鼠ESCs细胞的所有相同特性，这些细胞很容易生长，能够进行操控并且分化成为多种类型的细胞，同时并不含有来自转化的人类干细胞中的一些遗传不稳定性。
研究者表示，这项研究中使用的3i混合制剂中的两种，即WNT和MEK/ERK信号通路的抑制剂此前能够帮助小鼠胚胎干细胞维持原始的状态，而第三种化和物质则是研究者添加的一种名为端锚聚合酶(Tankyrase)抑制剂的抗癌制剂。如今研究者利用这种新型制剂能够对超过25种人类干细胞系进行“复位”，而且这些“复位”后的人类ESCs能够表达出在很多可塑的小鼠ESCs中常见的基因和蛋白质，同时研究者还发现，这些“复位”干细胞的DNA中并不含有异常化的改变，新生的人类ESCs能够分化成为可移植的血管和神经细胞类型。
5.Cell：在体内通过部分细胞重编程逆转衰老症状
doi:10.1016/j.cell.2016.11.052
研究人员研究了一种罕见的被称作早衰症（progeria）的遗传疾病。患有早衰症的小鼠和人类表现出很多衰老的迹象，包括DNA损伤、器官功能障碍和显著缩短的寿命。再者，DNA上的负责基因调节和保护我们的基因组的化学标记（被称作表观遗传标记）在患有早衰症的小鼠和人类体内过早地发生异常调节。重要的是，表观遗传标记在细胞重编程期间发生修饰。
利用来自患有早衰症的小鼠的皮肤细胞，研究人员短暂地诱导山中伸弥因子表达。当他们利用标准实验室方法研究这些细胞时，它们让多种衰老特征获得逆转，同时不会丧失它们的皮肤细胞身份。
这种方法不仅促进盘碟中的人皮肤细胞再次看起来和表现得年轻，而且也导致患有过早衰老疾病的小鼠焕发青春。它抵抗衰老的迹象，并且将这些小鼠的寿命增加30%。这项早期的研究有助认识衰老的细胞促进物和改善人类健康与寿命的潜在治疗方法。
6.干细胞转变为神经元的新方法
doi:10.1016/j.celrep.2016.07.035
由于很难获得功能完整的人神经元，在实验室研究神经紊乱面临着巨大挑战。而最近一项由杜克-新加坡国立大学医学院的研究人员开发的新技术可以在实验室快速高效地培养出与神经紊乱相关的神经元，这或许为神经紊乱疾病的研究带来了希望。
根据释放的神经递质种类，神经元可以分为激活性神经元和抑制性神经元，如分泌谷氨酸盐的神经元是激活性神经元，分泌γ-氨基丁酸（GABA）的神经元则是抑制性神经元。抑制性神经元是癫痫等疾病的罪魁祸首，但是目前研究人员对这种神经元知之甚少。新加坡A*STAR基因组研究所的博士后Alfted Sun说道：“主要原因就是目前缺乏在体外快速高效地产生这些神经元的方法。”事实上，现有将干细胞培育成GABA分泌神经元的方法周期很长，需要超过6个月才能完成，这严重限制了相关研究的进展。
该研究团队系统地研究了不同的转录因子组合对干细胞分化为GABA分泌神经元的影响。最终他们发现了三种关键的转录因子，通过优化的实验方法，他们只需要35天就可以将超过90%的干细胞转化为GABA分泌神经元。
就连Sun本人都对这一实验结果感到震惊：“这些诱导出来的细胞就像真正成熟的神经元一样。”他和他的同事在这些细胞中发现了不同亚型的GABA分泌神经元，它们的分子及电生理学特征与自然发育的神经元几乎完全一致。事实上，他们发现这些神经元可以在培养基以及小鼠体内发挥抑制突触连接的功能。
7.Nat Biotechnol：重磅！老化会增加诱导多能干细胞的DNA突变频率
doi:10.1038/nbt.3749
这项研究就强调了在利用iPSCs进行治疗前，应当对iPSCs携带的有害DNA突变进行及时严格地筛选；研究者Torkamani说道，随着细胞分裂就会有突变发生，随着时间不断延续，这些突变风险就会不断增加，我们研究发现，在年龄较大的供体机体中其iPSCs中往往携带突变的风险较高。而且供体在其80岁时机体ipsCs中蛋白编码基因含有的突变是其20岁时突变的2倍。
这样研究者就可以做出一种随着年龄增长的可预测线性跟踪，但很不幸的是，90岁及以上供体机体血细胞中的iPSCs所含有的突变远比科学家们预测的要少很多，实际上，这些年长者机体中的干细胞携带的突变数量同二分之一至三分之二的年龄供体机体ipsCs携带的突变一样；研究者认为这或许是因为老年人机体血液干细胞的突变较少或许是因为随着年龄增长其细胞分裂频率降低而致。
医学博士Eric Topol说道，利用基于iPSCs的疗法目前在日本开始应用于治疗年龄相关的老年性黄斑退化症，因此深入理解老化对这些干细胞的影响对于后期开发基于干细胞的疾病治疗手段显得非常关键。研究者表示，在ipsCs中鉴别出的336个不同的突变中，有24个都是位于基因中的突变，一旦其功能异常就会损伤细胞的功能并且诱发肿瘤生长。
8.日本用ES细胞制成“精子干细胞”：或解不孕难题
日本京都大学教授斋藤通纪的研究小组在6日的美国科学杂志网络版上发表一项成果：首次在老鼠试验中，由能够成为各种细胞或组织的“胚胎干细胞”（ES细胞）成功在体外制作出了成为精子基础的“精子干细胞”。
报道称，研究小组还确认从该“精子干细胞”产生了精子。据悉，该成果有助于弄清精子的形成机理，促进探明造成不孕的原因。
据悉，研究小组此前由老鼠的ES细胞成功在体外制作了成为精子和卵子基础的“原始生殖细胞”，但未能把原始生殖细胞进一步变为精子干细胞。
此次，研究小组把ES细胞制成的原始生殖细胞和雄鼠胎儿体细胞收集起来，在体外制作了人造精巢，然后成功把原始生殖细胞变成了精子干细胞。
在令其不持有生殖细胞的成年鼠的精巢中，放入上述精子干细胞后，产生了精子。将精子与卵子受精后，诞生了健康的老鼠。
虽然也有一部分没有成为精子，但研究小组探明了原因是基因甲基化（methylation）这一化学反应。
9.Nature：利用白血病干细胞LSC17评分可预测AML病人治疗反应
doi:10.1038/nature20598
这种新的生物标志物被命名为LSC17评分（LSC17 score，白血病干细胞17基因标志评分），这是因为它来自促进疾病产生和复发的白血病干细胞。这些休眠的干细胞具有允许让它们抵抗标准化疗的性质，其中化疗被设计用于击败快速分裂的癌细胞。尽管在治疗后病情获得缓解，但是这些干细胞的持续存在是病人癌症复发的原因。AML是最为致命性的白血病类型之一，也是成年人最为常见的白血病类型；随着我们年龄增加，它的发病率会增加。
在这项新的研究中，对病人样品进行分析证实高的LSC17评分意味着当前的标准疗法取得较差的结果，即便病人已接受过异基因造血干细胞移植。低的LSC17评分表明病人将对标准疗法反应良好，而且具有长期的病情缓解。
测定LSC17评分的测试方法经改进可适用于一种被称作NanoString的技术平台。随着研究人员继续验证这种干性风险评分，在玛嘉烈公主癌症中心开展的一项临床试验中测试这种评分的计划正在制定之中。
10.Exp Biol Med：人间充质干细胞在体外培养时存在自发性的肿瘤转化
doi:10.1177/1535370213506802
在一项新的研究中，来自荷兰伊拉兹马斯大学鹿特丹医学中心的Qiuwei Pan博士、Luc van der Laan博士和同事们发现人间充质干细胞(mesenchymal stem/stromal cells, MSCs)的自发性肿瘤转化(tumorigenic transformation)能够在体外细胞增殖期间发生，不过这种转化频率相对较低，通常只有在体外大量传代培养时才能观察到。
在当前的这项研究中，研究人员证实人MSCs的自发性肿瘤转化能够在体外细胞增殖期间发生。这潜在地对体外增殖的MSCs的临床应用带来重大影响。Pan博士强调道，“尽管这种转化较为罕见，但是我们确实需要在移植到病人体内之前，仔细地检查体外培养的MSCs中是否存在这些异常的细胞。如今，我们鉴定出RNA分子标志物，它们能够潜在地被用来检测体外长期培养的MSCs中这些危险的细胞。然而，还需进一步研究以便在用于临床试验的体外MSCs培养物中验证这种标志物。”
11.两项研究共同揭示增强造血干细胞再生能力的新方法
doi:10.1016/j.celrep.2016.10.025; doi:10.1038/nm.4251
造血干细胞发现于骨髓，这些细胞能够进行自我更新也可以通过分化形成任意血细胞类型。健康的免疫系统依赖于造血干细胞的再生能力。化疗和放疗等常见的癌症治疗方法会在杀死癌细胞的同时损伤造血干细胞，影响血液再生和病人的免疫系统，导致病人需要经历更加漫长和复杂的恢复过程。之前曾有研究表明一些基因可以改变造血干细胞的再生能力，加速或阻碍免疫系统的重建，但是需要更多研究进一步找出这些基因的活性和作用。
其中一项新研究锁定在造血干细胞表达的Grb10基因。Grb10的功能在此之前了解较少，为了了解它的功能，科学家们在培养的造血干细胞以及接受了辐射的小鼠体内的造血干细胞中删除了Grb10基因，他们发现删除该基因能够大大增强造血干细胞的自我更新和分化能力。
在另外一项研究中，研究人员分析了一个叫做DKK1的蛋白，编码DKK1的基因特异性表达在一种骨髓细胞中，这种细胞存在于造血干细胞的微环境围绕在造血干细胞周围。一般来说，这种骨髓细胞有助于骨的再生，但是科学家们之前曾假设这些细胞对于造血干细胞的自我更新和分化有重要的调控作用。
研究人员发现向培养的造血干细胞中添加DKK1，或对接受了辐射的小鼠进行DKK1处理可以在细胞微环境中产生级联效应大大增强造血干细胞的自我更新和分化能力。
12.神经干细胞为RNA提供高速通道 背后机制或将决定大脑细胞总数
美国杜克大学官网1日发布公告称，该校科学家利用显微成像技术首次发现，神经干细胞为许多RNA（核糖核酸）分子和其他蛋白分子提供高速通道，帮助这些分子快速移动到大脑外层。他们在可视化这一过程中还发现，一种与脆性X染色体综合征有关的蛋白质缺失与这些分子移动具有重要关联。相关研究在线发表于美国《当代生物学》杂志上。
神经干细胞埋藏在大脑深处并向外延伸出多条又细又长的线路，直达大脑最外层，然后在末端形成扭结以阻止神经细胞继续外延。与神经干细胞主要部分完全不同，这些末梢扭结在大脑内环境能直接决定神经干细胞是生成另一个干细胞，还是发育成神经细胞，从而影响大脑中神经细胞总数。
长期以来，科学家们认为神经干细胞像神经细胞一样需要长距离运送mRNA（信使核糖核酸）等各种分子，但这次显微镜跟踪成像首次发现，mRNA能自行沿着神经干细胞通道高速移动。“荧光标记过的mRNA有时会停下休息，有时会一直前行，就像它们自己拥有意识。”论文高级作者、杜克大学分子遗传学与微生物学副教授德布拉·西尔弗说，“新发现令人激动，这些分子运动对神经干细胞后续发育选择起着关键作用。”
研究大脑深处组织能够用到的工具非常有限，而西尔弗团队提供了一种可视化的全新技术，还能用荧光标记将干细胞末端与其他部位隔开单独观察，可以看到新蛋白在末端的形成过程。
为进一步找到mRNA移动背后潜藏的“意识”，西尔弗团队选择了部分已知能影响RNA动力学的分子进行了仔细观察，发现脆性X染色体综合征蛋白（FMRP）与115种不同mRNA绑定并携带它们前行。这些mRNA中，30％与大脑疾病有关，50％与自闭症有关。他们正在进一步研究控制末端蛋白形成的机制，以及相关机制对大脑发育的影响。
13.Nature：受伤后留疤？是干细胞在做自我管理
doi:10.1038/nature20160
“纤维化发生在许多退行性疾病及正常衰老中，”Thomas Rando博士说道，他是一名神经病学及神经科学教授。“它会抑制干细胞功能，并通过改变干细胞微环境抑制肌肉再生。此外，随着更多瘢痕形成，肌肉机会变硬，无法正常收缩。”
他们发现肌纤维中的干细胞为了对受伤、疾病和衰老做出正确的反应，会有一些奇怪的基因表达现象。值得注意的是，细胞会从产生完整、具有活性的蛋白的状态切换到表达更短的失活的蛋白状态，这样可以削弱细胞生长信号，防止过激反应导致瘢痕形成或发生纤维化。
研究人员研究了一个叫做PDGFRa的蛋白，它在一种叫做FAPsd的干细胞表面，这些干细胞负责产生肌肉发育和再生必需的结缔组织。
PDGFRa是一种跨膜蛋白，胞外部分可传递促进FAPs分裂增殖的外源信号，其胞内部分则负责胞内信号传导。尽管部分增生对伤口修复是必需的，但是过激反应会导致瘢痕及纤维化，从而影响肌肉功能。因此细胞不可避免地需要做出正确的反应。
研究人员发现这些细胞发明了一种新的意料之外的管理自己的方法。它们可以产生这种蛋白的缩小版本--缺失胞内段的版本，当它嵌在细胞表面时，它可以接受胞外信号，但是无法形成胞内传导，因此信号就此截断。
14.中国科学家发现传统中药成分可靶向卵巢癌干细胞
doi:10.18632/oncotarget.13071
最近来自香港大学、香港浸会大学和台北医科大学的研究人员共同在国际学术期刊Oncotarget上发表了一篇文章，他们发现一种中药成分能够对癌症干细胞发挥有效的细胞毒性作用，有望治疗一些难治癌症解决化疗抵抗等问题。
在这项最新研究中，研究人员首次发现从传统中药西洋参和三七的根茎中分离得到的一种天然皂苷成分——人参皂苷Rb1对癌症干细胞表现出强力的细胞毒性作用。人参皂苷Rb1及其代谢产物化合物K能够有效抑制癌症干细胞的自我更新，受到药物处理的细胞不会出现再生长。人参皂苷Rb1及化合物K处理还可以增加癌症干细胞对化疗药物顺铂和紫杉醇临床使用剂量的敏感性。
在观察到药物作用效果之后，研究人员又对其中的机制进行了研究。他们发现人参皂苷Rb1及化合物K的作用效果与Wnt/β-catenin信号途径有关，药物处理能够下调β-catenin/TCF依赖性转录及其靶基因ABCG2和P-glycoprotein的表达。研究人员还发现人参皂苷Rb1及化合物K介导的对癌症干细胞的抑制还会导致EMT过程的逆转。他们从卵巢腺癌病人样本中分离得到癌症干细胞，进行药物处理之后也会抑制癌症干细胞的自我更新，除此之外，他们也在异种移植肿瘤小鼠模型中对人参皂苷Rb1及化合物K的作用效果进行了检测。
研究人员表示，他们除了发现人参皂苷Rb1及化合物K对癌症干细胞的作用效果，并未观察到任何毒性作用。因此他们认为人参皂苷Rb1可以在未来得到进一步开发用于治疗一些目前难以治疗的肿瘤。
15.Nat Commun：多能干细胞探索抗衰老机制
doi:10.1038/ncomms13649
人类多能干细胞能够无限复制并维持未分化状态，因此在培养条件下是一类可以永生的细胞。想要维持这种状态就需要保证细胞内的蛋白质完整性不能出现失衡。文章高级作者David Vilchez这样说道：“TRiC/CCT复合体是一个分子伴侣系统，负责细胞内大约10%的蛋白质折叠。通过研究多能干细胞如何维持蛋白质组的质量，我们发现该复合体受到CCT8亚基的调控，在进一步的研究中，我们发现一种通过调节CCT8亚基增加成体组织内TRiC/CCT复合体组装和活性的方法。这种方法可以延长线虫的寿命并推迟衰老相关疾病的发生。”
“这项研究中综合了人类多能干细胞和线虫研究的结果，通过体外和体内实验提供了更加有说服力的证据。我们的结果表明过表达CCT8能够促进整个分子伴侣系统的组装。”文章第一作者Alireza Noormohammadi这样说道。研究组计划下一步在小鼠模型上对该发现进行进一步检测，他们希望在衰老和衰老相关疾病研究方面取得更深入的理解和更多相关的数据，最终找到对抗衰老相关疾病的新方法。(生物谷Bioon.com)
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