加州大學(xué)開發(fā)細胞“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)
細胞粘附分子在多細胞生物中無處不在，在組織發(fā)育、免疫細胞運輸和神經(jīng)系統(tǒng)連接等各種過程中指定了精確的細胞間相互作用。美國加州大學(xué)舊金山分校的研究人員設(shè)計出了這種分子，使他們能夠精確地指示細胞之間的結(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。
細胞之間通過交換生化信號進行協(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散，或如何構(gòu)建器官?？傮w而言，這些工具為細胞和組織工程以及系統(tǒng)研究多細胞組織提供了強大的新功能。
再生醫(yī)學(xué)進了一步
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)涵已不斷擴大，包括組織工程、細胞和細胞因子治療、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：通過移植細胞懸浮體或聚合體來替代受損組織；實驗室生產(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)。
多細胞組裝編程
為了指導(dǎo)細胞結(jié)合的質(zhì)量，研究人員將它們的黏附分子設(shè)計成兩個部分。分子的一部分充當(dāng)細胞外部的受體，決定它將與哪些細胞相互作用；第二部分在細胞內(nèi)部，調(diào)節(jié)形成的鍵的強度。這兩個部分能以模塊化的方式混合和匹配，創(chuàng)建一組定制的細胞，以不同的方式實現(xiàn)各種細胞類型的結(jié)合。
通過將正交細胞外相互作用與天然粘附分子（如鈣粘蛋白和整合素）的細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，可以產(chǎn)生多種合成細胞粘附分子（synCAM）。所得分子產(chǎn)生定制的細胞間相互作用，其粘附特性類似于天然相互作用。synCAM細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域同一性在指定界面形態(tài)和機制方面占主導(dǎo)地位，而不同的同型或異型細胞外相互作用域獨立指定細胞之間的連通性。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胞-細胞界面可能如何進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)免疫細胞到達它們的目標(biāo)。這種黏附還促進了細胞之間的交流，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。細胞粘附是動物和其他多細胞生物進化的關(guān)鍵發(fā)展，定制粘附分子可以更深入地了解從單細胞生物到多細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)計控制這種細胞組織的方法，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胞建立新的連接來克服這一點。但要做到這一點，需要有一種精確設(shè)計細胞相互作用方式的能力。
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