在研究中,诱导多能干细胞(iPS细胞)来源于皮肤、尿液或血液样本,并被开发成研究人员希望研究的其他细胞类型,如心肌组织。由于某些犬类和人类疾病的相似性,犬类iPS细胞在再生医学和药物发现方面具有潜在用途。
iPS细胞研究具有挑战性,因为这些细胞对培养条件极为敏感。在它们被开发成其他细胞之前,iPS细胞处于未分化状态。在此阶段,细胞在提供必需营养、生长因子和信号分子的培养基中生长。然而,优化这些成分非常棘手,导致许多细胞无法维持其多能性(成为任何细胞类型的能力)或以不良方式分化。因此,培养基常常限制研究人员所能实现的成果。
大阪都立大学兽医科学研究生院的Shingo Hatoya教授领导的国际团队开发出一种新型培养基"AR培养基",能够将犬类iPS细胞转化为心肌细胞——收缩心脏的肌肉细胞。
使用AR培养基,研究人员为未分化状态的细胞创建了所需的特定增殖条件。随后,他们建立了适合未分化iPS细胞向心肌组织分化的培养条件。结果是,这些细胞表达了仅存在于心肌细胞中的基因和蛋白质。
研究人员还观察到类似心跳的节律性收缩——这是判断细胞是否为功能性心肌细胞的黄金标准。这些细胞远非仅仅与心肌细胞相似,它们在功能上与心肌细胞完全相同。这使它们可用于在临床试验前测试新化合物对心律、收缩力和安全性的影响,并评估药物的有效性和安全性。
"我们的研究有助于治疗方法的开发,并可能在人类和犬类共有的遗传异常的临床前研究中发挥重要作用,这些异常涉及相似的遗传通路,例如扩张型心肌病。使用犬类干细胞的研究有望加速人类再生医学和遗传疾病治疗方法的开发。"
大阪都立大学兽医科学研究生院 Shingo Hatoya教授
AR培养基还可能使研究人员将iPS细胞分化为心肌细胞以外的其他细胞类型。Hatoya教授对这些可能性感到兴奋:"使用这种培养基将扩大iPS细胞在再生医学中的潜在用途,并使研究人员能够探索治疗难以治疗疾病(包括从心脏病和肝病到神经系统疾病)的分子。"
该研究已发表在《干细胞报告》杂志上。
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