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      饑餓的干細(xì)胞可以讓科學(xué)家們建立更好的血管
      
			
      
				2019-01-19 10:48:41
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      伊利諾伊大學(xué)芝加哥醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，人類胚胎干細(xì)胞代謝的變化有助于誘導(dǎo)它們成熟為特定的細(xì)胞類型，并可能改善其在工程器官或組織中的功能。“多能干細(xì)胞生長非?？欤运麄冃枰a(chǎn)出大量的細(xì)胞積木來推動(dòng)他們的成長-蛋白質(zhì)，脂類，糖類等人體必需的分子，” Jalees拉赫曼博士，誰領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，發(fā)表在說Cell Reports雜志。
      

      饑餓的干細(xì)胞可以讓科學(xué)家們建立更好的血管
      

      Rehman和他的同事們專注于谷氨酰胺在干細(xì)胞中的作用，因?yàn)橐阎被崾怯糜谥圃彀┘?xì)胞中細(xì)胞構(gòu)建模塊的主要碳源，像干細(xì)胞一樣，它也能快速生長。他們追蹤了人類胚胎干細(xì)胞中谷氨酰胺的路徑，發(fā)現(xiàn)它在細(xì)胞的線粒體中結(jié)束。“人們常常認(rèn)為線粒體只是細(xì)胞能量的產(chǎn)生者。但它們也可以作為生產(chǎn)重要分子細(xì)胞的工廠，”Rehman說。
      

      谷氨酰胺在未分化的人胚胎干細(xì)胞中以非常高的速率代謝。研究人員觀察到谷氨酰胺代謝急劇下降，因?yàn)榧?xì)胞分化成各種成熟細(xì)胞類型，如形成血管內(nèi)層的內(nèi)皮細(xì)胞。“我們希望仔細(xì)研究將谷氨酰胺代謝減少與干細(xì)胞分化聯(lián)系起來的分子計(jì)劃，”UU醫(yī)學(xué)和藥理學(xué)副教授Rehman說。
      

      當(dāng)研究人員選擇性地從實(shí)驗(yàn)室中生長的人胚胎干細(xì)胞中扣留谷氨酰胺時(shí)，他們注意到一種稱為OCT4的重要調(diào)節(jié)分子的水平顯著下降，并且細(xì)胞開始分化。OCT4是一種轉(zhuǎn)錄因子，可激活維持細(xì)胞處于多能狀態(tài)并使基因沉默并阻止干細(xì)胞分化和成熟的基因。
      

      谷氨酰胺的戒斷還伴隨著細(xì)胞內(nèi)活性氧的增加，如果水平過高，會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
      

      事實(shí)證明，OCT4特別容易受到活性氧物質(zhì)的降解。隨著谷氨酰胺代謝下降，活性氧水平升高，OCT4分解，不再能夠?qū)⒓?xì)胞保持在多能狀態(tài)。然后細(xì)胞開始表達(dá)允許其成熟為特定類型細(xì)胞的基因。
      

      “谷氨酰胺保持OCT4'，'當(dāng)你餓死谷氨酰胺細(xì)胞時(shí)，你撥下那個(gè)OCT4開關(guān)，這樣細(xì)胞就可以成熟，”Rehman說。“同樣重要的是要注意活性氧物質(zhì)可以作為干細(xì)胞分化的信號(hào)。某些水平的氧化劑或活性氧可能是干細(xì)胞成熟所必需的。”
      

      第一作者，UIC藥理學(xué)研究助理教授Glenn Marsboom說，這一發(fā)現(xiàn)提示了一種可能對(duì)組織工程有用的技術(shù)。“當(dāng)研究人員想要從干細(xì)胞中生產(chǎn)成熟細(xì)胞時(shí)，他們傳統(tǒng)上使用生長因子和其他化學(xué)物質(zhì)的混合物來生產(chǎn)他們想要的特定細(xì)胞類型，”Marsboom說。“我們希望看到如果我們將谷氨酰胺的回收添加到我們用于從人類胚胎干細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)皮細(xì)胞的分化混合物中會(huì)發(fā)生什么。”
      

      他們發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)使用生長因子相比，通過撤回谷氨酰胺，產(chǎn)生的內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量增加了一倍。成熟的細(xì)胞質(zhì)量更高。谷氨酰胺饑餓的內(nèi)皮細(xì)胞能夠更好地組織成三維支架中的血管。“這些內(nèi)皮細(xì)胞更成功地遷移到位，形成構(gòu)成血管網(wǎng)絡(luò)的管子，”Rehman說，這可能會(huì)改善人胚胎干細(xì)胞功能性血管的工程設(shè)計(jì)。他說，更廣泛地說，這一發(fā)現(xiàn)突出了代謝線索在再生療法中的重要性。“為了成功為患病患者設(shè)計(jì)新的血管或組織，我們需要幫助干細(xì)胞適應(yīng)代謝環(huán)境和成熟器官的需求。”
      
			

			
        
      
			
      
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