人类骨骼干细胞孤立的第一次

长达十年的努力由斯坦福大学医学院的科学家们已经获得人类骨骼干细胞的鉴定。

细胞,可以隔绝人类骨头或从专业生成细胞的脂肪,产生祖细胞能使新骨,松质骨基质的室内和软骨,帮助我们的膝盖等关节功能顺利和轻松。

发现让研究人员创造一种家族树的干细胞重要的人类骨骼的开发和维护。它还可以为治疗骨和软骨再生铺平道路。

“每天,儿童和成人需要正常的骨骼,软骨和间质组织,”Michael Longaker说医学整形外科教授。“有7500万美国人有关节炎,例如。想象如果我们能将抽脂的现成的脂肪细胞转变为干细胞,可以注入他们的关节,使新的软骨,或如果我们能够刺激新骨的形成来修复骨折老年人。”

一篇论文描述了发现,此前发现的同一组小鼠骨骼干细胞在2015年9月20日在网上发表细胞。

“真的,multipotential,自我更新”

骨骼干细胞是不同于另一个细胞类型间充质干细胞,它可以生成骨骼组织,脂肪和肌肉。间充质干细胞,可以独立于血液、骨髓或脂肪,一些临床医生作为通用干细胞。他们已经测试了有限的成功,在临床试验和未经证实的实验治疗再生各种组织的能力。最近,三个在佛罗里达州老年病人失明或失去了大部分的视线从脂肪间充质干细胞后被注入到他们的眼睛是一个实验性的治疗黄斑变性。

“间充质干细胞是松散的特点和可能包括许多细胞的数量,每一个都可能有不同的反应和不可预知的微分信号,”成龙说。“相比之下,我们发现的骨骼干细胞拥有所有的真正的品质标志,multipotential,自我更新,组织干细胞。他们限制的命运可能只是骨骼组织,这可能会使他们更加临床上有用的。”

骨骼再生骨动物进化是一个重要的能力在一个混乱的世界里,只有最适合,或者fastest-healing可能生存很长到成年。一些脊椎动物,如蝾螈,必要时还可以再生整个肢体,但其他动物的愈合能力,比如老鼠和人类,更温和。尽管人类通常可以愈合骨折相当好,他们开始失去一些能力随着年龄的增长。和他们是完全无法再生的软骨磨损随着年龄或重复使用。研究人员想知道是否可以使用骨骼干细胞临床帮助更换损坏或丢失骨或软骨,但它是非常难以确定。

成体干细胞谱系限制性

与胚胎干细胞,目前只有在发展的早期阶段,成体干细胞被认为是发现在所有主要组织类型,等待他们的时间需要修复损伤或外伤。每个成年干细胞谱系限制性—也就是说,它使祖细胞,引起细胞的类型,自然发生在组织。对于我们的骨架,这意味着细胞骨,软骨和基质。

Chan Longaker和他们的同事们曾希望使用他们从识别鼠标骨骼干细胞迅速隔离人类相对应的。但更困难的追求超过了他们的预期。大多数细胞隔离工作集中在使用荧光激活细胞分选技术分离细胞的表面基于蛋白质的表达。通常,类似的细胞类型不同物种的分享一些关键的细胞表面标记。

但是人类的骨骼干细胞变成了与对应的鼠标分享一些标记。相反,研究人员比较了小鼠骨骼干细胞的基因表达谱与一些人类细胞类型的发现在发展中日益增长的人类骨骼。这样做,他们能够确定一个细胞群,许多相同的蛋白质的老鼠骨骼干细胞。然后他们工作向后识别人类细胞的表面标记物,可以用来隔离并研究它们作为一个纯粹的人口。

“这是相当生物信息学挑战,它需要一个大的跨学科研究团队,但最终查克和他的同事们能够识别一系列的标志,我们认为有巨大的潜力,”Longaker说。“那么他们必须证明两件事:这些细胞自我更新,或者让自己下去,和他们可以构成人类骨骼的三个主要的血统?”

研究人员表明,他们确认的人类骨骼干细胞自我更新和能够使骨骼,软骨基质祖细胞。发现在发展中骨,以及增加治疗骨折的数字附近。不仅能隔绝骨折网站,也可以由重组人类脂肪细胞或诱导多能干细胞假设骨骼的命运。

“完美的利基”

有趣的是,骨骼干细胞还提供了一个培养人类造血干细胞的生长环境,或者我们的骨髓细胞,引起我们的血液和免疫系统,而不需要额外的生长因子血清中发现的。

“造血干细胞爱松质骨的内部,“成龙说。“这是完美的利基。我们发现基质人口来自骨骼干细胞可以保持造血干细胞存活两周没有血清。”

通过研究人类骨骼干细胞的分化潜能,研究人员能够构造一个家族树的干细胞作为潜在的临床应用的进一步研究的基础。理解之间的相似点和不同点老鼠和人类骨骼干细胞也可能解开神秘关于骨骼形成和内在属性,区分老鼠和人类骨骼。

“我们已经确定了的骨骼干细胞拥有所有的真正的品质标志,multipotential,自我更新,组织干细胞。”

“现在我们可以开始理解为什么人类骨骼的密度比老鼠,或者为什么人的骨头长到那么大得多,”Longaker说。

特别是,研究人员发现,人类的骨骼干细胞基因表达活跃在Wnt信号通路调节骨形成,而老鼠骨骼干细胞不。

然而,研究人员的最终目标是找到一种方法使用的人类骨骼干细胞诊所。Longaker设想未来的关节镜——一种微创手术的微型相机或手术器械,或者两者兼有,插入一个联合可视化和治疗受损的软骨,可能包括骨骼干细胞注射的特别限制产生新的软骨,例如。

“我希望,在未来十年左右的时间里,这个细胞来源将关节镜和再生医学领域的游戏规则的改变者,“Longaker说。“美国人口的迅速老龄化,经历了每年近200万个关节置换。如果我们可以使用这个干细胞的相对非侵入性的治疗手段,它可能是一个梦想成真。”

这篇文章被转载材料所提供的斯坦福大学医学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

Chan C.K.F.Gulati, g。Sinha r .。。Longaker, m . t . (2018)。人类骨骼干细胞的鉴定。细胞。Doi:https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.029