科学家加速干细胞的衰老,以研究与年龄相关的疾病,如帕金森症
干细胞有望理解和治疗神经退行性疾病,但到目前为止,它们还未能准确地模拟晚年发生的疾病。这项研究由细胞出版社12月5日发表在该杂志上细胞干细胞研究人员发现了一种将诱导多能干细胞(iPSCs)转化为神经细胞的新方法,这种神经细胞再现了与衰老和帕金森病相关的特征。这种简单的方法包括将ipsc衍生细胞暴露于一种与早衰相关的蛋白质中,这种蛋白质被称为progerin,可以使科学家使用干细胞来模拟一系列晚发性疾病,为预防和治疗这些毁灭性疾病开辟新的途径。
“以目前的技术,我们通常必须培养多能干细胞来源的细胞60年或更长时间,才能模拟晚发性疾病,”斯隆-凯特林癌症研究所的高级研究作者Lorenz Studer说。“现在,随着早衰素诱导的衰老,我们可以将这一过程加速到几天或几周。这将大大简化对许多迟发性疾病的研究,这些疾病对我们的老龄化社会来说是巨大的负担。”
用iPSC方法可以在一个培养皿中对特定患者的疾病进行建模,其中包括采取皮肤细胞并将其重新编程为胚胎样干细胞,能够转化为其他与疾病相关的细胞类型,如神经元或血细胞.但是ipsc来源的细胞是不成熟的,通常需要几个月才能发挥功能,类似于人类胚胎的缓慢发育。由于这种缓慢的成熟过程,ipsc衍生细胞太年轻,无法模拟生命晚期出现的疾病。
为了克服这一障碍,Studer和他的团队将来自年轻和年老捐赠者的ipsc来源的皮肤细胞和神经元暴露在黄激素中。在短期接触这种蛋白质后,这些细胞显示出通常存在于衰老细胞中的年龄相关标记。
然后,研究人员使用iPSC技术对帕金森患者的皮肤细胞进行了重新编程,并将其转化为皮肤细胞干细胞这些病人身上有缺陷的神经元类型。在暴露于黄激素后,这些神经元重现了与疾病相关的特征,包括神经元变性和细胞死亡以及线粒体缺陷。
斯隆-凯特林癌症研究所的第一作者贾斯汀·米勒说:“我们可以观察到新的疾病相关表型,这是以前在培养皿中研究帕金森病所无法模拟的。”“我们希望这一策略将使机制研究能够解释为什么一种疾病是晚发性的。我们还认为,它可以提供一个更相关的筛查平台,以开发治疗迟发性疾病和预防变性的新药。”