加州大學(xué)開發(fā)細(xì)胞“膠水”治愈傷口，還能再生組織和神經(jīng)！
2022-12-14
來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
細(xì)胞粘附分子在多細(xì)胞生物中無處不在，在組織發(fā)育、免疫細(xì)胞運(yùn)輸和神經(jīng)系統(tǒng)連接等各種過程中指定了精確的細(xì)胞間相互作用。美國加州大學(xué)舊金山分校的研究人員設(shè)計(jì)出了這種分子，使他們能夠精確地指示細(xì)胞之間的結(jié)合方式，相關(guān)研究成果于12月12日發(fā)表在《自然》雜志上。
細(xì)胞之間通過交換生化信號進(jìn)行協(xié)調(diào)，但是它們彼此間也相互作用和相互推動，從而構(gòu)建出我們生存下來所需的身體結(jié)構(gòu)，比如眼睛，肺部和心臟。研究人員提供了研究關(guān)于人類健康的其他關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)，比如癌癥如何形成和擴(kuò)散，或如何構(gòu)建器官?？傮w而言，這些工具為細(xì)胞和組織工程以及系統(tǒng)研究多細(xì)胞組織提供了強(qiáng)大的新功能。
再生醫(yī)學(xué)進(jìn)了一步
再生醫(yī)學(xué)標(biāo)志著醫(yī)學(xué)將步入重建、再生、“制造”、替代組織器官的新時代，也為人類面臨的大多數(shù)醫(yī)學(xué)難題帶來了新的希望，如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、惡性腫瘤、阿爾茲海默病、帕金森病、先天性遺傳缺陷等疾病和各種組織器官損傷的治療。再生醫(yī)學(xué)的內(nèi)涵已不斷擴(kuò)大，包括組織工程、細(xì)胞和細(xì)胞因子治療、基因治療和微生態(tài)治療等。
目前，再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域正在探索的3大策略包括：通過移植細(xì)胞懸浮體或聚合體來替代受損組織；實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的能夠替代天然組織的生物化人工組織或器官的植入；通過藥物手段，對損傷組織部分進(jìn)行再生誘導(dǎo)。然而，目前還沒有任何一種策略取得完全令人滿意的結(jié)果。這一成果標(biāo)志著人們向構(gòu)建組織和器官邁出了重要一步，而構(gòu)建組織和器官是再生醫(yī)學(xué)長期尋求的目標(biāo)。
多細(xì)胞組裝編程
為了指導(dǎo)細(xì)胞結(jié)合的質(zhì)量，研究人員將它們的黏附分子設(shè)計(jì)成兩個部分。分子的一部分充當(dāng)細(xì)胞外部的受體，決定它將與哪些細(xì)胞相互作用；第二部分在細(xì)胞內(nèi)部，調(diào)節(jié)形成的鍵的強(qiáng)度。這兩個部分能以模塊化的方式混合和匹配，創(chuàng)建一組定制的細(xì)胞，以不同的方式實(shí)現(xiàn)各種細(xì)胞類型的結(jié)合。
通過將正交細(xì)胞外相互作用與天然粘附分子（如鈣粘蛋白和整合素）的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，可以產(chǎn)生多種合成細(xì)胞粘附分子（synCAM）。所得分子產(chǎn)生定制的細(xì)胞間相互作用，其粘附特性類似于天然相互作用。synCAM細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域同一性在指定界面形態(tài)和機(jī)制方面占主導(dǎo)地位，而不同的同型或異型細(xì)胞外相互作用域獨(dú)立指定細(xì)胞之間的連通性。這種正交粘附分子工具包能夠合理編程地組裝新型多細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以及系統(tǒng)地重塑天然組織。synCAM的模塊化為不同類別的細(xì)胞-細(xì)胞界面可能如何進(jìn)化提供了基本的見解。
合成人體目標(biāo)組織
黏附分子在人體內(nèi)十分普遍，它們以高度有序的方式將數(shù)十萬億個細(xì)胞聚集在一起，形成特定結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建神經(jīng)元回路，并引導(dǎo)免疫細(xì)胞到達(dá)它們的目標(biāo)。這種黏附還促進(jìn)了細(xì)胞之間的交流，使身體作為一個自我調(diào)節(jié)的整體發(fā)揮作用。這些發(fā)現(xiàn)還有其他應(yīng)用，例如，研究人員可以設(shè)計(jì)組織來模擬疾病狀態(tài)，以便更容易在人體組織中研究它們。細(xì)胞粘附是動物和其他多細(xì)胞生物進(jìn)化的關(guān)鍵發(fā)展，定制粘附分子可以更深入地了解從單細(xì)胞生物到多細(xì)胞生物的路徑是如何開始的。
該論文的作者Adam Stevens博士說?！拔覀冋谠O(shè)計(jì)控制這種細(xì)胞組織的方法，這對于能夠合成具有我們希望它們具有的特性的組織至關(guān)重要”。研究人員希望通過改造成體細(xì)胞建立新的連接來克服這一點(diǎn)。但要做到這一點(diǎn)，需要有一種精確設(shè)計(jì)細(xì)胞相互作用方式的能力。
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