開發出在體外長期培養成體干細胞的方法

在一項新的研究中，來自美國麻省總醫院（MGH）等機構的研究人員開發出的一種新方法可能引發成體干細胞培養領域變革。研究人員描述了獲得來自在日常治療肺部疾病期間收集的各種組織樣品中的氣道干細胞（airway stem cell），并對它們進行增殖。這種方法似乎也可用于幾種其他的組織，如皮膚、胃腸道內壁和道。相關研究結果于2016年6月16日在線發表在Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“Dual SMAD Signaling Inhibition Enables Long-Term Expansion of Diverse Epithelial Basal Cells”。

“這種新方法為研究哮喘或慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）等任何一種氣道疾病開辟了新途徑”，論文通信作者、MGH再生醫學中心科學家、哈佛醫學院醫學副教授Jayaraj Rajagopal博士說，“盡管我們在過去僅能夠允許成體干細胞增殖幾代，但是如今我們能夠在多家實驗室持續幾年培養出足夠多的成體干細胞用于實驗。我們的方法也是非常簡單的，避免了之前培養系統的復雜性，使得很多實驗室更容易采用它。”

人們已提出很多假設來解釋在體外培養時只能有限地維持成體干細胞的性能，包括保護染色體末端的端粒丟失和細胞衰老。Rajagopal團隊著重關注一種已知調節細胞生長和關鍵性分化過程的細胞信號通路。當被TGF-β和骨形態發生蛋白（BMP）等蛋白激活時，這種信號通路利用胞內蛋白SMAD將信號傳遞到細胞核。

在這項研究中，研究人員研究了抑制SMAD通路是否能夠通過阻斷體外培養的成體干細胞分化而促進它們增殖。在一系列實驗中，他們首先證實TGF-β/BMP和SMAD信號通路在已分化的細胞中是有活性的，但在成體干細胞中是沒有活性的。在發現阻斷SMAD信號通路能夠阻斷小鼠氣道干細胞分化后，他們發現同時阻斷TGF-β/BMP和SMAD信號通路允許氣道干細胞增殖很多代。他們能夠從支氣管鏡檢（bronchoscopy）時采集的樣品中獲得人氣道干細胞。引人注目的是，他們也成功地從一些痰液樣品---咳嗽時從呼吸道排除的液體---中獲得人氣道干細胞并對它們進行維持。

研究人員發現這一方法也可用于很多組織，包括皮膚、食道和等。這些器官中有不少當前還不能在體外培養，因此，還有待觀察這些領域的科學家們是否能夠培養來自利用其它侵入性zui小的方法（如收集分泌物）獲得的樣品中的干細胞。如果經證實確實能夠的話，那么它代表著個人化疾病研究方法取得重大進展。