最近，馬薩諸塞州總醫(yī)院(MGH)開發(fā)的一種新程序，可能徹底改變成人干細胞的培養(yǎng)。相關(guān)研究結(jié)果將發(fā)表在8月6日出版的《Cell Stem Cell》，該研究小組利用肺病常規(guī)治療過程中采集到的幾種組織樣本，生成和擴增了氣管干細胞。整個方法也適用于其他組織類型，包括皮膚和消化道、生殖道的內(nèi)皮組織。

這項研究的資深作者、MGH再生醫(yī)學(xué)中心和哈佛干細胞研究所的Jayaraj Rajagopal博士指出：“這種新方法為研究任何呼吸道疾病，開辟了新的途徑，如哮喘或慢性阻塞性肺病。雖然在過去我們只能擴增幾代的干細胞，但是現(xiàn)在我們有能力產(chǎn)生充足的細胞，來持續(xù)多年來多個實驗室的實驗。我們的系統(tǒng)也很簡單，從而避免了以前培養(yǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，并使其更容易用于許多實驗室。”

科學(xué)家曾經(jīng)提出許多假說，來解釋維持培養(yǎng)的干細胞的有限能力——包括保護染色體末端的端粒缺失和細胞衰老。Rajagopal的團隊專注于一個細胞信號通路，已知它可調(diào)節(jié)細胞生長和分化的關(guān)鍵過程，在這個通路中，細胞變得更專門化，并失去了產(chǎn)生其它細胞類型的能力。通過某些蛋白質(zhì)（如TGF-β和骨形態(tài)發(fā)生蛋白BMP）的激活，這條途徑可借助于稱為SMADs的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)，傳送信號到細胞核。

研究人員調(diào)查了抑制SMAD通路是否能通過阻止分化而促進培養(yǎng)成人干細胞的擴增。在一系列的實驗中，他們首先確認，TGF-β/ BMP和SMAD信號在分化細胞中是活躍的，而不是成人干細胞。研究人員發(fā)現(xiàn)，阻斷SMAD信號可以防止小鼠氣管干細胞的分化，接著他們發(fā)現(xiàn)，阻斷TGF-β和BMP通路，可允許多代氣管干細胞的擴增。他們能夠從氣管鏡檢（通常用于診斷或監(jiān)測氣道疾?。┻^程中采集的樣本，生成人類氣管干細胞。值得注意的是，研究人員也成功地利用一些痰樣品（在咳嗽時被驅(qū)逐出呼吸道的液體），生成和維持了氣道干細胞。

Rajagopal說：“如果我們能找到方法來誘發(fā)含有大量干細胞的咳嗽樣品，我們的技術(shù)將提供最小的侵入性方式，從任何器官獲取干細胞，如果我們可以改善這個過程，從100%的痰液樣本中產(chǎn)生干細胞培養(yǎng)物，我們就可能獲得樣品，在實驗室中研究肺部疾病，侵襲性比抽血還要小。”

他說：“我們還發(fā)現(xiàn)，相同的方法適用于許多身體的組織，從皮膚到食道到乳腺。目前，這些器官組織許多是不能培養(yǎng)的，所以這些領(lǐng)域的科學(xué)家們，將能夠利用其他微創(chuàng)程序獲得的樣品（包括分泌物的集合）來生成干細胞。如果這一切成為可能，這將是疾病個性化醫(yī)療的一個很大進步。”

哈佛醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)副教授Rajagopal闡述稱，能夠維護和擴增成人干細胞種群的能力，將會改善疾病過程的建模，允許我們使用患者來源的細胞，篩選潛在的治療藥物，并使我們能夠使用強大的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，來制備“基因敲除/敲入”細胞模型。“在很多疾病——尤其是肺部疾病中，小鼠是一種非?？蓱z的人類疾病模型，所以這種能力開辟了新的視域，將人類遺傳學(xué)應(yīng)用于人類肺細胞和疾病模型。”

他補充說，這種技術(shù)可去除傳統(tǒng)用來支持培養(yǎng)氣管干細胞的小鼠細胞所引入的污染風(fēng)險，應(yīng)該能夠提高干細胞為基礎(chǔ)的治療的安全性。而這種新程序可維持多代成人干細胞的功能，最終它們開始惡化，這使得減少甚至消除這個功能損失，成為了下一個重要的目標(biāo)。Rajagopal說：“我們有很多的想法和合作，試圖找出方法讓這些細胞近乎完美。問題可能是遺傳學(xué)的或表觀遺傳學(xué)的，MGH在這兩個領(lǐng)域已經(jīng)有相當(dāng)多的專業(yè)知識。”

人類多能干細胞（hPSCs）能夠成長為幾乎任何的細胞類型，這使得它們成為研究早期人類發(fā)育和疾病的動態(tài)工具，為此科學(xué)家們一直都在探索新的方法，來更有效地制備它們。2015年2月，斯克里普斯研究所（TSRI）和加州大學(xué)（UC）圣迭戈醫(yī)學(xué)院的研究人員帶領(lǐng)的一項新研究表明，某些特定干細胞培養(yǎng)方法與DNA突變增加有關(guān)。這項研究為研究人員指出了更安全和更可靠的干細胞培養(yǎng)方法，來治療疾病和損傷。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在PLOS ONE雜志。

2015年5月在Nature子刊《Scientific Reports》發(fā)表的一項研究中，加州大學(xué)圣迭戈分校醫(yī)學(xué)院的研究人員，使用一種強大的統(tǒng)計工具，稱為design of experiments（DOE），確定最佳細胞培養(yǎng)配方，來培育和生產(chǎn)hPSCs。

2016年伊始，來自德國亥姆霍茲協(xié)會Max Delbrück分子醫(yī)學(xué)中心（MDC）的科學(xué)家們，提出了一種方法，在細胞培養(yǎng)物中檢測這樣的多能干細胞，并在實驗室中有效地保存它們。