清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...
在所有现存科技中,干细胞是最有可能把人类带向永生的生物技术。
作为细胞的“始祖”,干细胞能够通过释放外泌体或亲自上阵,对受损的细胞进行保护、修复、甚至替换[1]。理论上讲,成熟的干细胞疗法近乎能够复原衰老在人体中造成的任何损害。
如此一来,“只要我修的够快,损伤累积不起来,衰老也就不会发生”。这就是目前绝大多数再生医学派人员所坚信的抗衰老之道。
![清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图1) 清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图1)](/uploads/allimg/20220718/1-220GP04P5V6.jpg)
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抛开衰老是否真的仅仅就是损伤累积这么简单不说,干细胞现在依然没有在大型微商以外的领域得到广泛的应用,主要因为这种技术依然存在几个关键的技术难题没有攻克:
其中最首要也是最尴尬的问题,就是注入体内的干细胞过于自由散漫,在体内四处闲逛,能不能游走到损伤处,基本是“三分靠打拼七分天注定”[2]。如此一来如果仅仅是损伤得不到修复,几十万白花了还好说,干细胞飘到不该去的地方变成肿瘤[3],才真的是肠子都悔青。
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2020年11月20日,在一项清华大学参与的国际研究中,科学家们开发出了一种全新药物,能够精准的把注入体内的干细胞牵引至需要修复的部位,直接攻克了干细胞疗法的最大难题之一。该成果发表在了顶级科研期刊《PNAS》上[4]。
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研究人员发现,有一种名为CXC12蛋白质,似乎对干细胞有着异常强大的吸引力。但是由于CXC12本身具有极强的促炎能力,想要把这种物质注射进体内的损伤处来牵引干细胞,无异于往伤口上涂火锅底料。
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结构分析显示,整个CXC12蛋白其实可以大致的分为两块结构,结构A负责与受体结合,是吸引干细胞的关键,而结构B则负责触发细胞事件,也就是促炎根源。既然两项功能分的清清楚楚,研究人员索性对CXC12蛋白进行了一番生物改造,在保证CXC12基本形态不变的前提下,大幅的削弱了结构B,并强化了结构A。
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这种改造而来的全新物质被命名为SDV1a。
在第一波细胞实验中,动力学分析显示SDV1a对人类神经干细胞确实有极强的吸引力,而基因表达测量则指出,SDV1a基本完全丧失了引发炎症所需要的能力,并且引发与干细胞功能等相关基因表达的能力得到了大幅加强。
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![清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图10) 清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图10)](/uploads/allimg/20220718/1-220GP04QC43.jpg)
SDV1a的表现在后续的活体实验中甚至更加惊艳,研究人员直接将SDV1a无创注射进了小鼠大脑中的海马体中,这一埋藏在复杂大脑最深处的区域,通常是干细胞最难以到达的地方。然而一针SDV1a下去,补充进小鼠体内的人类神经干细胞,几乎全部都进入并停留在了海马体中。
![清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图11) 清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图11)](/uploads/allimg/20220718/1-220GP04QK96.jpg)
![清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图12) 清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图12)](/uploads/allimg/20220718/1-220GP04QHV.jpg)
接下来是最令人担心的副作用,一番测量,干细胞分化倾向改变、脑血屏障损伤、肿瘤生成、细胞结构异常、器官交通紊乱、细胞分布变化,还有不正常细胞死亡等等等等,研究人员可谓是把能想到的潜在风险全都测了一遍,然而,什么都没有发生。SDV1a在活体实验中,没有表现出任何毒副作用。
超强的牵引力,还毫无副作用,这么完美的药物,按理来说是只能存在于微商圈的,SDV1a是不是真的攻克了干细胞牵引难题,必须要看一下实战结果。
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研究人员借着优秀数据带来的自信,直接选择了神经干细胞疗法中难度最高的病理模型,溶酶体贮积病(LSD)作为了自己的演练场。想要通过干细胞治疗这类神经疾病,所使用的疗法不仅需要最大限度的将干细胞牵引并稳定在病灶处,而且炎症反应不能出现任何进一步的增强,否则要么治疗无效,要么病情加重。
预先在病灶处注射过SDV1a的患病小鼠,对干细胞治疗的反应出现了成倍的提升,大脑中Hexβ等关键病理特征出现了显著改善。如果仅从最终存活率和发病时间这两种最直观的数据来看的话,SDV1a将干细胞疗法的功效提升了近乎一倍。副作用?依然什么都没有。
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![清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图14) 清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图14)](/uploads/allimg/20220718/1-220GP04Q95C.jpg)
时光派点评
抱歉要给大家泼个凉水,解决了牵引问题,挡在干细胞应用面前的大山还有好几座。
比如就在一个月前,干细胞领域的权威,诺奖得主山中伸弥教授刚刚在《Cell》子刊上发表了自己对于干细胞(诱导多能干细胞)技术的展望,山中教授在文中重点提及了三个急需攻克的难题,异质性(heterogeneity)、致瘤性(tumorigenicity),和免疫原性(immunogenicity)[5],哪一个单拿出来,都能让无数科学家愁秃了脑门。
不过如果SDV1a的有效性和安全性能够在今后得到更进一步确认,并且顺利通过临床检测,那么毫不夸张的说,这次的研究真的是将干细胞技术向前推进了巨大的一步,同时也把我们与健康长寿之间的距离缩短了一大截。
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科学就是这样,难题一个接一个,不过最后总能被解决。
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![清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图16) 清华大学攻破干细胞最大难题!全新药物使干细胞功...(图16)](/uploads/allimg/20220718/1-220GP04R0918.jpg)
参考文献(滑动查看)
[1]. Teng, Y. D., Benn, S. C., Kalkanis, S. N., Shefner, J. M., Onario, R. C., Cheng, B., . . . Snyder, E. Y. (2012). Multimodal Actions of Neural Stem Cells in a Mouse Model of ALS: A Meta-Analysis. Science Translational Medicine, 4(165). doi:10.1126/scitranslmed.
[2]. Karp, J. M., & Teo, G. S. (2009). Mesenchymal Stem Cell Homing: The Devil Is in the Details. Cell Stem Cell, 4(3), 206-216. doi:10.1016/j.stem.2009.02.001
[3]. Malchenko, S., Xie, J., Bonaldo, M. D., Vanin, E. F., Bhattacharyya, B. J., Belmadani, A., . . . Soares, M. B. (2014). Onset of rosette formation during spontaneous neural differentiation of hESC and hiPSC colonies. Gene, 534(2), 400-407. doi:10.1016/j.gene.2013.07.101
[4]. Lee, J., Zhang, R., Yan, M., Duggineni, S., Wakeman, D. R., Niles, W. L., . . . Snyder, E. Y. (2020). Chemical mutagenesis of a GPCR ligand: Detoxifying “inflammo-attraction” to direct therapeutic stem cell migration. Proceedings of the National Academy of Sciences, . doi:10.1073/pnas.
[5]. Yamanaka, S. (2020). Pluripotent Stem Cell-Based Cell Therapy—Promise and Challenges. Cell Stem Cell, 27(4), 523-531. doi:10.1016/j.stem.2020.09.014
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