研究人员开启一个新的增长肠道干细胞的方法

麻省理工学院和布莱根妇女医院的研究者们表明他们可以无限量的肠道干细胞生长,然后刺激他们发展成几乎纯粹的不同类型的成熟的肠道细胞的数量。利用这些细胞,科学家可以开发和测试新的药物来治疗疾病,如溃疡性结肠炎。

小肠,像大多数其他身体组织,有一个小商店的不成熟的成人干细胞可以分化成更成熟,专门的细胞类型。直到现在,还没有好办法大量这些干细胞生长,因为它们只仍不成熟而在接触一种支持Paneth细胞。

在一项新的研究中出现在12月1日在线版的自然方法,研究人员发现了一种方法来替代Paneth细胞两种小分子保持干细胞,促进其增殖。干细胞生长在实验室培养皿包含这些分子可以无限期保持不成熟;通过添加其他分子,包括抑制剂和活化剂,研究人员能够控制他们最终成为什么类型的细胞。

“这开启了大门做各种各样的事情,从有一天工程新肠道肠道疾病患者为安全性和有效性做药物筛选。真的是第一次做了,”罗伯特·兰格说,戴维·h·科赫研究所教授,麻省理工学院的一个成员的科赫研究所综合癌症研究和论文的资深作者之一。

杰弗里·卡普,哈佛医学院的副教授和布莱根妇女医院,也是论文的资深作者。论文的第一作者是一位阴,科赫研究所博士后和布莱根妇女医院。

从一个细胞,许多

内层的肠子有几个关键功能。一些细胞是专门从消化食物,吸收营养而其他人形成一道屏障,分泌粘液和阻止病毒和细菌进入细胞。还有人提醒免疫系统当外国病原体存在。

称为肠上皮细胞,这一层是涂有许多小缺口被称为隐窝。每个墓穴是一个小池的底部上皮干细胞,它不断补充专业肠上皮细胞,只住了5天。这些干细胞能够成为任何类型的肠道上皮细胞,但没有胚胎干细胞的多能性,它可以成为任何细胞在体内。

如果科学家能获得大量的肠上皮干细胞,他们可以用来帮助治疗胃肠道功能紊乱,破坏上皮细胞层。动物的最近的研究表明,肠道干细胞送到肠道可以连接到溃疡和帮助再生健康组织,提供了一个潜在的新方法治疗溃疡性结肠炎。

使用这些干细胞产生大量的专门的细胞也会用于药物开发和测试,研究人员说。大量的杯状细胞,帮助控制免疫反应中发现的蛋白质食物,科学家可以研究食物过敏;enteroendocrine细胞释放饥饿激素,他们可以测试新的治疗肥胖的方法。

“如果我们的方法进行高通量屏幕在大量的这些非常特定的细胞类型,我们可以确定新的目标和发展全新的疾病包括炎症性肠病、糖尿病药物,”卡普说。

控制细胞的命运

汉斯聪明,2007年荷兰Hubrecht研究所教授发现肠上皮干细胞的标志——一种叫做Lgr5就的蛋白质。聪明的,新的自然方法论文的作者之一,还发现了生长因子,使这些干细胞在培养皿中的少量繁殖,自发分化成成熟的细胞,形成小的结构称为瀑样模拟肠道粘膜的自然结构。

在新的研究中,研究人员想找出如何保持干细胞增殖但阻止他们区分,创建一个几乎纯的干细胞。这是困难的,因为干细胞就开始分化与Paneth细胞失去联系。

Paneth细胞控制两个信号通路,称为缺口和Wnt,协调细胞增殖,特别是在胚胎发育。研究人员发现两种小分子,丙戊酸和chir - 99021,共同努力,促使干细胞增殖,防止他们分化为成熟细胞。

当研究人员增长小鼠肠道干细胞在培养皿中包含这两个小分子,他们获得了大型集群由70年的90%干细胞。

一旦研究人员几乎纯粹的数量的干细胞,他们表明,他们可以把他们发展成特定类型的肠道细胞通过添加其他因素影响Wnt和Notch通路。“我们使用的不同组合抑制剂和活化剂来推动干细胞分化成特定人群的成熟细胞,”尹说。

这种方法也适用在小鼠胃和结肠细胞,研究人员发现。他们还表明,小分子改善人类肠道干细胞的增殖。现在他们正在为患者移植肠道组织工程和发展迅速的新方法测试药物对肠道细胞的影响。

另一个潜在的用于这些细胞是干细胞生物学研究的特殊的自我更新能力和发展成其他类型的细胞,拉梅什这份说,哈佛医学院的副教授和丹娜-法伯癌症研究所。

“有很多事情我们不知道干细胞,“这份说,他并没有研究团队的一部分。“没有接触到大量的这些细胞,很难做任何实验。这将打开门系统、深刻、可靠的方式询问肠道干细胞生物学。”