肺脏的呼吸腺泡及其成体干细胞研究进展

肺脏是机体与外界环境沟通的重要脏器之一,环境有害因子如病原微生物和致癌物可以直接损伤呼吸道上皮,对这类损伤的修复功能主要由呼吸道上皮内的肺干细胞或其祖细胞承担。呼吸系统的基本结构单位是呼吸腺泡,其表面积约占呼吸系统总面积的99%以上,是呼吸系统疾病包括恶性肿瘤发病的主要区域。现有证据显示,在肺脏的胚胎发育期,呼吸腺泡源自远端干细胞,在成体肺脏内此类肺干细胞主要分布在细支气管分叉处以及细支气管与肺泡导管的连接处,其恶性转化是肺癌的主要发病机理。因此,探讨呼吸腺泡中肺干细胞的生物学特性,有助于深入了解肺癌的癌变早期分子机制并为肺癌防治提供有效靶标。     

肺脏干细胞研究进展

肺脏干细胞是一类重要的成体干细胞,对于维持肺脏稳态、肺损伤后的修复发挥关键的作用。作者总结了现有采用流式细胞分选和小鼠的谱系追踪模型,在成年肺的不同解剖位置鉴定不同的肺干/祖细胞亚群的最新进展,对于更进一步了解肺损伤后的修复、肺疾病的发病机制以及鉴定肿瘤的来源细胞至关重要的意义。本文指出:从肺的发育角度研究肺的再生和激活肺损伤后修复的相关信号通路将为加深对肺干/祖细胞的认识,促进再生医学发展具有十分重要的意义。     

成体神经干(前体)细胞在中枢神经系统退行性病变中的修复作用

尽管传统概念长期认为成体哺乳动物中枢神经系统缺乏再生增殖能力,但近年来发现,在成体若干脑区内确实存在具有再生与分化能力的神经干或神经前体细胞。这些干细胞在正常倩况下仅表现较低的再生分化活动。不过,在神经退行性病变中,病灶区内的干细胞可被动员、激活,并以较高的速率分裂分化以及取代坏死的神经元或胶质细胞,达到自身原位修复的作用。许多神经生长和营养因子具有增强或抑制干细胞分裂秋或分化的能力,在神经退行性病变中,病灶区内外成熟或新生细胞即可通过表达这些因子,有效调节干细胞的活动和干细胞主导的修复过程。总之,成体神经干细胞可以积极参与急性或慢性神经组织损伤的修复,通过再生来提供新的神经元以及其他必需的细胞,以促进功能的恢复。     

神经干细胞分离培养方法的介绍

在成体的许多组织中发现了多能干细胞,这些干细胞可以进行自我复制,参与组织的正常修复。神经干细胞在体外能分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,并具有多向分化潜能。成体神经干细胞和胚胎干细胞都能分化成成体神经系统中的各种神经细胞。神经干细胞具有自我更新能力,因此神经干细胞可以应用于神经损伤或者神经疾病的修复。本文概述了神经干细胞体外分离培养的方法及其生长影响因子。     

肺多潜能上皮干细胞在肺损伤修复中的作用

肺作为一个复杂的多功能器官,对人类生存至关重要。肺上皮细胞对维持肺脏功能和修复肺脏损伤具有重要作用。近年来研究认为,位于细支气管与肺泡交界处有一种肺干细胞,即支气管肺泡干细胞(bronchioalveolar stem cells, BASCs),但由于体内示踪BASCs的技术瓶颈,该干细胞是否具有再生为肺脏上皮细胞的能力一直存在争论。中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌研究团队及其合作者的最新研究成果利用双同源重组系统(Cre-loxP和Dre-rox)特异性标记和示踪BASCs,并结合不同小鼠肺脏损伤模型揭示,BASCs在体内具有再生肺脏的能力,为肺脏的修复和再生研究提供了新的理论基础及研究方向。     

肺干细胞和肺癌干细胞研究进展

近年来成体干细胞研究进展迅速。肺干细胞和肺癌干细胞在表面标志、分离方法和功能研究等方面也取得了一定进展。在肺组织中,肺干细胞维持着肺上皮的更新和稳定,肺脏不同解剖结构存在不同的干细胞,主要的肺干细胞有气管—支气管干细胞、细支气管干细胞、细支气管肺泡干细胞和肺泡干细胞等,不同干细胞特异表面标志也不同。根据肿瘤干细胞理论,目前研究认为肺癌的发生与肺癌干细胞有关,肺癌干细胞来源于其对应肺干细胞的恶性转化。肺癌干细胞特异标志研究主要集中在侧群细胞、CD133和醛脱氢酶等。与其他成体干细胞相似,肺癌干细胞维持自我更新以及分化能力的信号通路主要有Wnt、Hedgehog和Notch通路等。肺癌干细胞与肺癌的发生、发展、转移、治疗反应及预后关系,也取得了一定的进展。该文对肺干细胞和肺癌干细胞研究进展作简要综述。     

成体干细胞多能性研究进展

成体干细胞是存在于机体组织的一类原始状态细胞,它们能够进行自我复制和特异分化,用于维持新陈代谢和创伤修复,年珲来越来越多的实验表明成体干细胞多向分化潜能,一种组织的干细胞可以分化成其他组织类型的细胞。作者介绍了国际上对成体干细胞概念的新看法,讨论了成体干细胞多能性的调控机理及与之相关的研究方法,还简要概括了成体干细胞在理论和临床应用上的重要意义。     

Notch信号通路对成体干细胞分化的影响

干细胞是一类具有多种分化潜能的细胞,在不同的环境条件下,可以分化成需要的其他功能性细胞。干细胞的增殖和分化对人体起着关键作用,无论是正常新陈代谢还是再生医学治疗都离不开干细胞。干细胞按所处的发育阶段,可以分为胚胎干细胞、成体干细胞,干细胞的增殖、分化受到多条信号通路的调控。本文主要讨论Notch信号通路对不同种类的成体干细胞,包括造血干细胞、间充质干细胞、肿瘤干细胞等的分化影响,展望干细胞在医学应用中的前途,对再生医学的研究和应用具有一定的参考作用。     

成体干细胞肺重建研究进展

成体干细胞来源广泛,无伦理争议,成为近几年的关注热点。研究表明以骨髓来源的间充质干细胞为代表的成体干细胞具有较强的多系分化潜能,可以广泛的参与包括肺在内的受损组织的修复与重建。在动物实验中已观察到,供体来源的成体干细胞可以定向分化为受损肺组织的多种功能细胞,并且有抑制纤维化等病变产生的能力。在本文中,回顾了近年来与肺损伤重建和疾病治疗相关的干细胞研究的最新进展,并探讨了成体干细胞治疗肺疾病与损伤的临床应用前景。     

利用成体干细胞治疗糖尿病

糖尿病是一类严重的代谢疾病, 正危害着世界上越来越多人口的健康。胰岛移植是一种治疗糖尿病的有效方法,却因供体缺乏和移植后免疫排斥问题制约了其广泛应用。干细胞为具有强增殖能力和多向分化潜能的细胞, 是利用细胞替代疗法治疗重大疾病的细胞来源之一, 其中成体干细胞因不存在致瘤性及伦理道德问题而被人们寄予厚望。成体胰腺干细胞在活体损伤及离体培养条件下均能产生胰岛素分泌细胞, 肝干细胞、骨髓干细胞和肠干细胞等在特定离体培养条件下或经过遗传改造后也均可产生胰岛素分泌细胞, 将这些干细胞来源的胰岛素分泌细胞移植到模型糖尿病小鼠中可以治疗糖尿病。因而, 成体干细胞可以为细胞替代疗法治疗糖尿病提供丰富的胰岛供体来源。     

Decellularized adipose matrix provides an inductive microenvironment for stem cells in tissue regeneration

Stem cells play a key role in tissue regeneration due to their self-renewal and multidirectional differentiation, which are continuously regulated by signals from the extracellular matrix (ECM) microenvironment. Therefore, the unique biological and physical characteristics of the ECM are important determinants of stem cell behavior. Although the acellular ECM of specific tissues and organs (such as the skin, heart, cartilage, and lung) can mimic the natural microenvironment required for stem cell differentiation, the lack of donor sources restricts their development. With the rapid development of adipose tissue engineering, decellularized adipose matrix (DAM) has attracted much attention due to its wide range of sources and good regeneration capacity. Protocols for DAM preparation involve various physical, chemical, and biological methods. Different combinations of these methods may have different impacts on the structure and composition of DAM, which in turn interfere with the growth and differentiation of stem cells. This is a narrative review about DAM. We summarize the methods for decellularizing and sterilizing adipose tissue, and the impact of these methods on the biological and physical properties of DAM. In addition, we also analyze the application of different forms of DAM with or without stem cells in tissue regeneration (such as adipose tissue), repair (such as wounds, cartilage, bone, and nerves), in vitro bionic systems, clinical trials, and other disease research.     

Therapeutic Use of Stem Cell Transplantation for Cell Replacement or Cytoprotective Effect of Microvesicle Released from Mesenchymal Stem Cell

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is the most common and severe type of idiopathic interstitial pneumonias (IIP), and which is currently no method was developed to restore normal structure and function. There are several reports on therapeutic effects of adult stem cell transplantations in animal models of pulmonary fibrosis. However, little is known about how mesenchymal stem cell (MSC) can repair the IPF. In this study, we try to provide the evidence to show that transplanted mesenchymal stem cells directly replace fibrosis with normal lung cells using IPF model mice. As results, transplanted MSC successfully integrated and differentiated into type II lung cell which express surfactant protein. In the other hand, we examine the therapeutic effects of microvesicle treatment, which were released from mesenchymal stem cells. Though the therapeutic effects of MV treatment is less than that of MSC treatment, MV treat-ment meaningfully reduced the symptom of IPF, such as collagen deposition and inflammation. These data suggest that stem cell transplantation may be an effective strategy for the treatment of pulmonary fibrosis via replacement and cytoprotective effect of microvesicle released from MSCs.     

骨髓间充质干细胞在大鼠实验中的移植途径及比较

骨髓间充质干细胞是具有自我更新能力和分化潜能的一类成体干细胞,经过局部微环境的诱导,可在体内外进行扩展,到晚期可分化成为多种细胞系。当组织受损伤时,可迅速到达损伤部位,分化为特异的组织细胞,参与组织修复。骨髓间充质干细胞这种惊人的分化及组织修复能力,为治疗退行性疾病和器官损伤性疾病提供广阔前景,故成为科研热点。国内外相关实验研究多以大鼠为动物模型,而骨髓间充质干细胞如何进入大鼠体内并定植,是实验成功的重要前提。因此如何找到最合适、最安全的移植途径将骨髓间充质干细胞有效地移植进入大鼠疾病模型体内的受损区域,是研究者关心的重点。本文就目前骨髓间充质干细胞在大鼠实验中不同移植途径进行综述,并比较各种途径的优缺点,希望能对临床科研工作提供参考,并期待能有更成熟的移植手段来推动骨髓间充质干细胞实验研究的进展。     

脐带血来源干细胞神经分化的研究进展

中枢神经系统损伤后的自身修复能力有限,因而研究者致力于寻找一种合适的细胞进行移植以代替受损的神经细胞修复神经损伤。近年来的研究表明,脐带血干细胞能够在体外诱导条件下向神经样细胞分化,并在动物体内实验中促进神经损伤的恢复,有可能作为一种有效的细胞资源,应用于人类中枢神经系统疾病的细胞替代治疗以及神经保护与支持。     

Regeneration of functional alveoli by adult human SOX9+ airway basal cell transplantation

Irreversible destruction of bronchi and alveoli can lead to multiple incurable lung diseases. Identifying lung stem/progenitor cells with regenerative capacity and utilizing them to reconstruct functional tissue is one of the biggest hopes to reverse the damage and cure such diseases. Here we showed that a rare population of SOX9⁺ basal cells (BCs) located at airway epithelium rugae can regenerate adult human lung. Human SOX9⁺ BCs can be readily isolated by bronchoscopic brushing and indefinitely expanded in feeder-free condition. Expanded human SOX9⁺ BCs can give rise to alveolar and bronchiolar epithelium after being transplanted into injured mouse lung, with air-blood exchange system reconstructed and recipient’s lung function improved. Manipulation of lung microenvironment with Pirfenidone to suppress TGF-β signaling could further boost the transplantation efficiency. Moreover, we conducted the first autologous SOX9⁺ BCs transplantation clinical trial in two bronchiectasis patients. Lung tissue repair and pulmonary function enhancement was observed in patients 3–12 months after cell transplantation. Altogether our current work indicated that functional adult human lung structure can be reconstituted by orthotopic transplantation of tissue-specific stem/progenitor cells, which could be translated into a mature regenerative therapeutic strategy in near future.     

窖蛋白-1在干细胞增殖、分化及组织修复中的作用

干细胞(stem cell)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞.在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞,是组织修复和再生的重要资源.胞膜窖(caveolae)是细胞膜内陷形成的一种特殊的脂筏结构, 含有丰富的胆固醇和鞘磷脂,在调节细胞內吞作用、蛋白质转运及细胞的信号转导中发挥重要作用.窖蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)是组成胞膜窖的主要功能蛋白质,它不但参与胞膜窖的形成,在胆固醇平衡、膜泡运输等方面也发挥重要作用.最新研究发现,Cav-1在干细胞的增殖、分化及组织修复中发挥一定的作用.这里将Cav-1在干细胞中的主要作用进行综述     

干细胞治疗周围神经损伤研究进展

周围神经损伤是临床常见的疾病。损伤后神经的修复和再生是复杂又漫长的过程。严重的神经损伤其预后效果并不令人满意,相应支配区域的功能难以恢复,这给患者及家人带来了极大的痛苦。因此如何更好的对周围神经损伤进行治疗一直是医学界的难题。在神经修复机制的研究中,科学家发现施万细胞对周围神经的修复和再生起到了非常重要的作用,但获取和扩增的困难限制了其临床的应用。随着生物医学的发展,人们把目光投向了干细胞,经实验发现干细胞不仅具有旺盛的增殖能力,而且可以分化为神经系细胞,还能分泌相关的神经营养因子促进神经的修复和再生,这为周围神经损伤后的治疗带来了新的希望。本文就近些年来应用于修复周围神经的干细胞及促进修复机制的研究做以综述。