干细胞疗法可再生受损的心脏细胞并改善功能

干细胞疗法可再生受损的心脏细胞并改善功能心脏缺血最常见的原因是动脉粥样硬化，即动脉中斑块的堆积。如果动脉被斑块完全阻塞，则会导致心脏病发作或心肌梗塞。以前的研究已经研究了逆转由缺血引起的心肌损伤的方法，包括移植人类多能干细胞(hPSC)，这些细胞是未成熟的细胞，可以通过分裂和分化为构成人体的主要细胞群来自我更新.它们可用于创建所需的任何细胞或组织。在临床前试验中，新加坡国立杜克大学(Duke-NUS)医学院的研究人员培养了实验室制造的hPSC，并使它们分化为称为心脏祖细胞的前体心肌细胞。该过程的关键是研究人员使用层粘连蛋白，层粘连蛋白是一种指导某些组织细胞类型发育的蛋白质。在这里，研究人员在心脏中发现的层粘连蛋白类型上培养了祖细胞。将大约2亿个11日龄的祖细胞注射到受损的猪心肌中。人们看到它们在受损组织中迅速组织起来，产生心肌移植物并继续成熟。“早在注射后4周，就出现了快速植入，这意味着身体正在接受移植的干细胞，”该研究的第一作者LynnYap说。“我们还观察到新心脏组织的生长和功能发育的增加，这表明我们的方案有可能发展成为一种有效且安全的细胞治疗手段。”研究人员还发现心脏的泵血能力有了显着改善，并且由缺血引起的肌肉死亡区域的面积减少了。前体干细胞移植前（左）和移植后（右）猪心脏的电解剖图。紫色区域代表健康组织，而其他颜色区域代表受伤组织。先前的研究移植了已经开始跳动的心肌细胞，这导致了致命的心律失常。在目前的研究中，研究人员使用了在移植后成熟并开始跳动的非跳动细胞。使用不跳动的心脏细胞可将心律失常的发生率降低一半。当发生心律失常时，它们是暂时的，并会在大约30天内自行解决。此外，移植的细胞不会引发肿瘤形成，这是与干细胞疗法相关的另一个问题。研究人员表示，由于使用层粘连蛋白来培养干细胞，他们的技术易于重现且安全。“为确保患者安全，基于细胞的疗法必须显示出一致的疗效和可重复的结果，”该研究的合著者之一恩里科·佩特雷托(EnricoPetretto)说。“通过广泛的分子和基因表达分析，我们证明了我们基于层粘连蛋白的方案用于生成治疗心脏病的功能性细胞具有高度可重复性。”该研究的有希望的结果可能会导致一种可以再生因缺血受损的心肌的治疗方法。该研究的通讯作者KarlTryggvason说：“我们的技术使我们更接近于为心力衰竭患者提供一种新的治疗方法，否则他们将带着患病的心脏生活并且康复的机会很小。它还将通过提供一种经过试验和测试的方案对再生心脏病学领域产生重大影响，该方案可以恢复受损的心肌，同时降低不良副作用的风险。”该研究发表在NPJ再生医学杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364387.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364387.htm

MIT科学家设计“细胞漫游者” 用于探索和增强细胞的内部世界

MIT科学家设计“细胞漫游者”用于探索和增强细胞的内部世界麻省理工学院媒体实验室（MITMediaLab）的研究人员设计了一种微型天线，可以在活细胞内无线操作，为医疗诊断和治疗以及其他科学过程提供了可能性，因为这种天线有可能实时监测甚至指导细胞活动。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1321265.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1321265.htm

癌症研究的新突破：确定了导致干细胞死亡或再生的生物途径

癌症研究的新突破：确定了导致干细胞死亡或再生的生物途径雪松-西奈儿童医院的执行董事、该研究的资深作者OphirKlein博士说，这些发现强调了身体需要产生恰到好处的新细胞。Klein说："这就像一个细胞生产的特殊情况，如果有过多的细胞分裂，最终会出现肿瘤。如果细胞分裂太少，你就会出现旧细胞替换不良的情况。"身体的细胞受到各种生物途径的调节。每条途径都涉及到细胞内的一系列分子作用，在细胞内产生变化，如创造一个新的分子，如蛋白质。在这项研究中，雪松-西奈和加州大学旧金山分校的研究人员观察了一个名为Discslarge1（Dlg1）的基因对Wnt信号通路的影响。该途径涉及一系列调节干细胞生长或死亡的分子相互作用。Wnt途径始于细胞表面，止于细胞内部，对干细胞更新和组织再生至关重要。虽然该途径已被广泛研究，但对于通过该途径的通信信号的频率的微小增加和减少如何影响新细胞的产生，仍有许多未知数。Klein说："这些信号或指令可以随着时间的推移以及在不同的健康和疾病条件下发生变化。"研究人员研究了实验室小鼠的肠道组织样本，以了解Dlg1的突变如何影响Wnt信号和干细胞在高度再生的胃肠道的互动。通过对样本进行基因表达分析，研究小组寻找通常沿Wnt途径发送信号的基因的变化。通过这个过程，研究人员能够看到信号频率的变化如何影响干细胞的产生。研究人员发现，当他们抑制Dlg1的表达，然后通过添加一种特定的分子（如病毒或药物）来增加Wnt途径的信号传递时，干细胞就会死亡，而不是产生新的子细胞。该研究的共同第一作者、现为Genentech公司首席科学家的DavidCastillo-Azofeifa博士说："通过更好地了解细胞信号传导，我们可以学习如何使用一种分子来加快或减慢这一途径，并使信号传导正常化，从而使某一器官拥有正确数量的细胞。"Castillo-Azofeifa曾是克莱因在加州大学旧金山分校实验室的博士后研究员。该研究的另一位共同第一作者、克莱因实验室的科学家托马斯-瓦尔德(TomasWald)博士说："对信号水平的正确解释对干细胞的生存至关重要。研究人员下一步计划研究Wnt途径和Dlg1在人类肠道样本中的作用，看看它们是否复制了在实验室小鼠中观察到的情况。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339115.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339115.htm

MIT研究人员改进基因编辑技术 可高效地将整个基因插入人体细胞

MIT研究人员改进基因编辑技术可高效地将整个基因插入人体细胞使用这种新方法，他们将在基因组的原生位置插入一个健康的基因拷贝，而不必使用其他基因编辑方法进行较小的编辑，创建不同的基因疗法来纠正每一个突变。这种新方法结合使用了素编辑和新开发的重组酶，前者可以直接进行大约100或200个碱基对的大范围编辑，后者可以在基因组的特定位点高效插入数千个碱基对长度的大段DNA。这种名为eePASSIGE的系统进行基因大小编辑的效率是其他类似方法的数倍，相关报道发表在《自然-生物医学工程》（NatureBiomedicalEngineering）上。"据我们所知，这是哺乳动物细胞中可编程靶向基因整合的首个实例之一，符合潜在治疗相关性的主要标准，"该研究的资深作者、理查德-默金教授兼布罗德大学默金医疗保健变革技术研究所所长、哈佛大学教授、霍华德-休斯医学研究所研究员刘说。"如果我们在培养人体细胞中观察到的效率能够转化到临床环境中，我们预计在这些效率下，即使不是大多数功能缺失性遗传疾病，许多疾病也可以得到改善或挽救。"研究生斯姆里蒂-潘迪（SmritiPandey）和博士后研究员丹尼尔-高（DanielGao）都是这项研究的共同第一作者，他们还与明尼苏达大学马克-奥斯本（MarkOsborn）研究小组和贝斯以色列女执事医疗中心埃利奥特-柴科夫（ElliotChaikof）研究小组合作完成了这项研究。潘迪说："这一系统为细胞疗法提供了大有可为的机会，它可用于将基因精确植入体外细胞，然后再给病人注射，以治疗疾病等。eePASSIGE的高效率和多功能性令人兴奋，它可以催生一类新的基因组药物。我们也希望它能成为整个研究界的科学家们用来研究基础生物学问题的工具。"许多科学家已经利用基因素材编辑技术有效地改变了DNA，这些改变的长度可达几十个碱基对，足以纠正绝大多数已知的致病突变。但是，在基因组的原生位置引入整个健康基因（通常长达数千个碱基对）一直是基因编辑领域的长期目标。这不仅有可能治疗许多患者，而不管他们的致病基因发生了哪种突变，而且还能保留周围的DNA序列，从而增加新安装的基因被适当调控的可能性，而不是表达过多、过少或在错误的时间表达。2021年，刘的实验室报告了向这一目标迈出的关键一步，他们开发出了一种名为twinPE的素体编辑方法，在基因组中安装重组酶"着陆点"，然后利用Bxb1等天然重组酶催化新DNA插入素体编辑的目标位点。很快，刘与他人共同创办的生物技术公司PrimeMedicine就开始利用这项被称为PASSIGE（prime-editing-assistedsite-specificintegrasegeneediting）的技术来开发遗传疾病的治疗方法。PASSIGE只在一小部分细胞中进行编辑，这足以治疗某些遗传疾病，但可能无法治疗大多数因功能基因缺失而导致的遗传疾病。因此，在今天报告的新工作中，刘的团队着手提高PASSIGE的编辑效率。他们发现，重组酶Bxb1是限制PASSIGE效率的罪魁祸首。随后，他们利用研究小组之前开发的一种名为PACE（噬菌体辅助持续进化）的工具，在实验室中快速进化出了更高效的Bxb1版本。由此产生的新进化和工程化Bxb1变体（eeBxb1）改进了eePASSIGE方法，平均可整合小鼠和人类细胞中30%的基因大小的载荷，是原始技术的4倍，是最近发表的另一种名为PASTE的方法的16倍。刘说："eePASSIGE系统为研究在遗传病细胞和动物模型中我们选择的位点整合健康基因拷贝以治疗功能缺失性疾病提供了一个很好的基础。我们希望这个系统将被证明是实现靶向基因整合为患者带来益处的重要一步。"有鉴于此，Liu的团队目前正致力于将eePASSIGE与工程病毒样颗粒（eVLPs）等递送系统结合起来，以克服传统上限制基因编辑器在体内进行治疗递送的障碍。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434711.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434711.htm

突变混杂：为什么某些癌症免疫疗法并不总是如期奏效？

突变混杂：为什么某些癌症免疫疗法并不总是如期奏效？在这种因突变而导致DNA错配修复高度缺陷的结肠肿瘤中，T细胞（标记为黑色、绿色和红色）主要积聚在支持组织（粉红色区域）中，只有极少数渗入肿瘤细胞（被支持组织包围的岛屿）。图片来源：研究人员提供麻省理工学院的一项新研究揭示了一种可能的解释。在一项对小鼠的研究中，研究人员发现，测量肿瘤内突变的多样性比测量突变的总体数量更能准确预测治疗是否会成功。如果在临床试验中得到验证，这一信息将有助于医生更好地确定哪些患者将从检查点阻断抑制剂中获益。"免疫检查点疗法虽然在适当的情况下非常有效，但并非对所有癌症患者都有效。这项研究清楚地表明了癌症遗传异质性在决定这些疗法有效性方面的作用，"麻省理工学院科赫癌症研究所（KochInstituteforCancerResearch）成员、大卫-科赫生物学教授泰勒-杰克斯（TylerJacks）说。Jacks、Jacks实验室的前麻省理工学院博士后、现冷泉港实验室助理教授PeterWestcott和EMBL欧洲生物信息研究所（EMBL-EBI）研究小组组长IsidroCortes-Ciriano是这篇论文的资深作者，论文于9月14日发表在《自然-遗传学》（NatureGenetics）杂志上。突变的多样性在所有类型的癌症中，有一小部分肿瘤具有所谓的高肿瘤突变负荷（TMB），这意味着它们的每个细胞中都有非常多的突变。这些肿瘤中有一部分存在DNA修复缺陷，最常见的是DNA错配修复。由于这些肿瘤有如此多的突变蛋白，它们被认为是免疫疗法治疗的理想候选者，因为它们为T细胞提供了大量潜在的攻击目标。在过去几年中，FDA批准了一种名为pembrolizumab的检查点阻断抑制剂，这种抑制剂通过阻断一种名为PD-1的蛋白质来激活T细胞，用于治疗几种TMB较高的肿瘤。然而，随后对接受这种药物治疗的患者进行的研究发现，尽管他们的肿瘤具有较高的突变负荷，但其中一半以上的患者反应不佳或仅表现出短暂的反应。麻省理工学院的研究小组设计了小鼠模型，密切模拟高突变负荷肿瘤的发展过程，从而开始探索为什么有些患者的反应比其他患者好。这些小鼠模型携带有驱动结肠癌和肺癌发展的基因突变，以及一种在这些肿瘤开始发展时会关闭DNA错配修复系统的突变。这导致肿瘤产生许多额外的突变。当研究人员用检查点阻断抑制剂治疗这些小鼠时，他们惊讶地发现，这些小鼠对治疗都没有很好的反应。"我们验证了我们正在非常有效地使DNA修复途径失活，从而导致大量突变。"Westcott说："这些肿瘤看起来就像人类癌症一样，但它们并没有更多地被T细胞浸润，也没有对免疫疗法产生反应。"肿瘤内异质性研究人员发现，缺乏反应似乎是一种称为瘤内异质性的现象造成的。这意味着，虽然肿瘤有很多突变，但肿瘤中每个细胞的突变往往与其他大多数细胞不同。因此，每种癌症突变都是"亚克隆"的，即在少数细胞中表达。(克隆"突变是指在所有细胞中都有表达）。在进一步的实验中，研究人员探索了改变小鼠肺部肿瘤异质性的情况。他们发现，在具有克隆突变的肿瘤中，检查点阻断抑制剂非常有效。然而，当他们通过混合具有不同突变的肿瘤细胞来增加异质性时，他们发现治疗效果变差了。Westcott说："这向我们表明，瘤内异质性实际上干扰了免疫反应，只有在克隆性肿瘤中，才能真正获得强有力的免疫检查点阻断反应。"未能激活研究人员说，之所以会出现这种微弱的T细胞反应，似乎是因为T细胞根本没有看到足够多的特定癌蛋白或抗原就被激活了。当研究人员给小鼠植入含有亚克隆水平蛋白质的肿瘤时，这些蛋白质通常会诱发强烈的免疫反应，但T细胞却无法变得足够强大来攻击肿瘤。Westcott说："你可以拥有这些具有强大免疫原性的肿瘤细胞，它们本应导致深刻的T细胞反应，但在这种低克隆水平下，它们就完全隐身了，免疫系统无法识别它们。T细胞识别的抗原数量不足，因此它们的启动不足，无法获得杀死肿瘤细胞的能力。"为了弄清这些发现是否可以推广到人类患者身上，研究人员分析了两项小型临床试验的数据，这些试验的对象是接受过检查点阻断抑制剂治疗的结直肠癌或胃癌患者。在分析了患者肿瘤的序列后，他们发现，肿瘤比较均匀的患者对治疗的反应更好。结论与启示Cortes-Ciriano说："我们对癌症的认识在不断提高，这也为患者带来了更好的治疗效果。得益于先进的研究和临床研究，癌症确诊后的生存率在过去20年中有了显著提高。我们知道，每位患者的癌症都不尽相同，需要采取量身定制的方法。个性化医疗必须考虑到新的研究，这些研究正在帮助我们理解为什么癌症治疗对某些患者有效，而不是对所有患者有效"。研究人员说，这些发现还表明，用阻断DNA错配修复途径的药物治疗患者，希望产生更多T细胞可以靶向的突变，可能于事无补，反而可能有害。其中一种药物目前正在临床试验中。"如果试图使现有的癌症发生突变，在原发部位已经有许多癌细胞，而其他癌细胞可能已经扩散到全身，那么你就会创造出一个超级异质的癌症基因组集合。我们的研究结果表明，由于瘤内异质性很高，T细胞的反应很混乱，对免疫检查点疗法完全没有反应。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386231.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386231.htm

MIT工程人员开发出基因编辑mRNA纳米颗粒以对抗肺部疾病

MIT工程人员开发出基因编辑mRNA纳米颗粒以对抗肺部疾病研究人员正在努力将纳米粒子气溶胶化以便吸入，并计划在囊性纤维化和其他肺部疾病的小鼠模型中测试这些粒子。麻省理工学院和马萨诸塞大学医学院的工程师们设计了一种新型的纳米粒子，它可以被注射到肺部，在那里它可以传递编码有用蛋白质的信使RNA。研究人员说，随着进一步的发展，这些颗粒可以为囊性纤维化和其他肺部疾病提供一种可吸入的治疗。"这是第一次在小鼠身上证明了RNA的高效输送到肺部。"麻省理工学院化学工程系教授、麻省理工学院科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所（IMES）成员丹尼尔-安德森说："我们希望它可以用来治疗或修复一系列遗传疾病，包括囊性纤维化。"在一项针对小鼠的研究中，安德森和他的同事使用颗粒来传递编码CRISPR/Cas9基因编辑所需机器的mRNA。这可能为设计能够剪除和替换致病基因的治疗性纳米粒子打开了大门。这项研究于2023年3月30日发表在《自然-生物技术》杂志上，其资深作者是安德森、麻省理工学院大卫-H-科赫研究所教授罗伯特-朗格和麻省理工学院RNA治疗研究所副教授薛文。前麻省理工学院博士后、现为多伦多大学助理教授的BowenLi；麻省理工学院博士后RajithSinghManan；以及UMass医学院的博士后Shun-QingLiang是论文的主要作者。瞄准肺部信使RNA在治疗由错误基因引起的各种疾病方面具有巨大潜力。迄今为止，其部署的一个障碍是难以将其输送到身体的正确部位，而没有脱靶效应。注射的纳米粒子经常在肝脏中积聚，因此评估潜在mRNA治疗肝脏疾病的几项临床试验目前正在进行中。基于RNA的COVID-19疫苗，直接注射到肌肉组织中也已被证明是有效的。在许多这样的情况下，mRNA被封装在脂质纳米粒子中--一种脂肪球，保护mRNA不被过早分解并帮助它进入目标细胞。几年前，安德森的实验室着手设计能够更好地转染构成肺部大部分内衬的上皮细胞的颗粒。2019年，他的实验室创造了能够将编码生物发光蛋白的mRNA传递给肺部细胞的纳米粒子。这些颗粒是由聚合物而不是脂质制成的，这使得它们更容易气溶胶化，以便吸入肺部。然而，在这些颗粒上还需要做更多的工作，以增加它们的效力并最大限度地发挥其作用。在他们的新研究中，研究人员着手开发可以针对肺部的脂质纳米颗粒。这些颗粒由包含两部分的分子组成：一个带正电的头组和一个长的脂质尾巴。头组的正电荷有助于颗粒与带负电荷的mRNA相互作用，它也有助于mRNA在进入细胞后从吞噬颗粒的细胞结构中逃脱。同时，脂质尾部结构有助于颗粒通过细胞膜。研究人员为脂质尾巴提出了10种不同的化学结构，同时还有72种不同的头组。通过在小鼠身上筛选这些结构的不同组合，研究人员能够确定那些最有可能到达肺部的结构。高效传递在对小鼠的进一步测试中，研究人员表明，他们可以使用这些颗粒来传递编码CRISPR/Cas9组件的mRNA，这些组件旨在将基因编码的停止信号切断到动物的肺部细胞。当该停止信号被移除时，一种荧光蛋白的基因就会开启。测量这种荧光信号使研究人员能够确定成功表达mRNA的细胞的百分比。研究人员发现，在一剂mRNA之后，大约40%的肺上皮细胞被转染了。两次剂量使该水平达到50%以上，三次剂量则达到60%。治疗肺部疾病的最重要目标是两种类型的上皮细胞，称为俱乐部细胞和纤毛细胞，其中每一种的转染率约为15%。"这意味着我们能够编辑的细胞确实是对肺部疾病感兴趣的细胞，"BowenLi说。"这种脂质能够使我们将mRNA输送到肺部，比迄今为止报道的任何其他输送系统都要有效得多"。新颗粒还能快速分解，使它们在几天内从肺部清除，并减少炎症的风险。如果需要重复用药，这些颗粒还可以多次投递给同一病人。这使它们比另一种传递mRNA的方法更具优势，后者使用无害的腺病毒的改良版。这些病毒在传递RNA方面非常有效，但不能重复给药，因为它们会在宿主体内诱发免疫反应。特拉维夫大学精确纳米医学实验室主任丹-佩尔（DanPeer）说："这项成就为各种肺部疾病的治疗性肺部基因传递应用铺平了道路，他没有参与这项研究。与传统的疫苗和疗法相比，这个平台拥有几个优势，包括它是无细胞的，能够快速制造，并且具有高度的通用性和良好的安全性。"为了在这项研究中提供颗粒，研究人员使用了一种叫做气管内灌注的方法，这种方法经常被用来作为向肺部提供药物的模型。他们现在正在努力使他们的纳米粒子更加稳定，因此它们可以被气溶胶化，并使用雾化器吸入。研究人员还计划测试这些颗粒，以便在该疾病的小鼠模型中传递mRNA，从而纠正在导致囊性纤维化的基因中发现的遗传变异。他们还希望开发其他肺部疾病的治疗方法，如特发性肺纤维化，以及可以直接传递到肺部的mRNA疫苗。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352441.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352441.htm