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新血液:实验室培养的干细胞对移植、衰老研究是个好兆头

众所周知,造血干细胞是血细胞的前体,在培养皿中难以生长,而培养皿是基础研究的关键工具。加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院的科学家们发现了潜在的问题,并开发了一种保持培养细胞健康的方法。他们说,这些发现对寻求干细胞移植的患者来说是一个积极的消息,并可能暗示一种新的方式来延缓衰老。

研究结果发表在2021年8月12日的《科学》在线版上干细胞.

在骨髓移植中,造血干细胞通过静脉输注来重建骨髓或免疫系统受损患者的血液生产。该过程用于治疗白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血和免疫缺陷疾病。然而,供者干细胞并不总是可用于患者谁需要它们。

HSF1图形

HSF1介导的热休克途径促进造血干细胞在培养和老化过程中的蛋白质稳定。细胞出版社提供的照片。

“即使是接受干细胞治疗的患者,移植更多的细胞也会减少并发症,增加总体成功的机会,”资深作者、加州大学圣地亚哥医学院医学助理教授罗伯特·西纳博士说。

当其他研究人员试图通过在培养皿中重新创造骨髓环境来培养造血干细胞时,西格尔的团队转而询问是什么内在机制使细胞不健康,他们能直接纠正这一过程吗?

该研究的主要作者Miriama Kruta是Signer实验室的博士后和博士,他和同事发现,在培养皿的外部环境中,干细胞开始产生过剩的蛋白质,导致极端的压力。应激状态激活热休克反应,这是一个由热休克因子1 (HSF1)调控的高度保守的应激缓解途径。研究人员发现了两种不同的小分子,它们超级激活HSF1通过将这些物质加入培养物中,热休克途径的活性增强有助于重新平衡细胞的平衡状态。

“现在,我们可以在培养中长期保存高质量的干细胞,”Signer说,“我们希望质量的提高将导致临床结果的改善。”

通过增强恢复蛋白质稳态HSF1Signer说,下一步是测试这些小分子在移植系统中如何影响人类干细胞的结果。

研究人员发现,热休克途径不仅在皮氏培养皿中很重要,在老化过程中,它还能保持骨髓中的干细胞健康HSF1在年轻人的干细胞中是不活跃的,在中年人和老年人中是活跃的。

HSF1在衰老过程中被激活,以保持干细胞的健康。“蛋白质损伤会在衰老过程中损害干细胞,并可能破坏老年人血液和免疫细胞的生成。”Signer说HSF1可能最终被用于改善干细胞和组织在衰老中的功能,以预防血液疾病和提高老年人的免疫力。

这项研究的合著者包括:加州大学圣地亚哥分校的玛丽·让·桑森、贝纳黛特·蔡、傅云鹏、克里斯托弗·H·迪林厄姆、洛伦娜·伊达尔戈·圣何塞、比茹·德容和范妮·J·周;以及拉荷亚免疫学研究所的阿苏·查拉。

这项研究的部分资金来自美国国立卫生研究院(拨款R01DK116951, R01DK124775, S10 RR027366, P30CA023100),血癌发现拨款计划(8025-20),通过白血病和淋巴瘤协会,马克癌症研究基金会,保罗·g·艾伦前线小组,癌症研究V基金会(V2017-003)、美国血液学学会和桑福德干细胞临床中心的学者奖。


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