干细胞编辑对抗关节炎:目标是针对关节炎症的疫苗
利用新的基因编辑技术，研究人员重新连接了小鼠干细胞，以对抗关节炎和其他慢性疾病引起的炎症。这种干细胞，被称为SMART细胞(自主再生疗法改良干细胞)，会发展成软骨细胞，产生一种生物消炎药，理想情况下，将取代关节炎软骨，同时保护关节和其他组织免受慢性炎症引起的损伤。
的细胞是圣路易斯华盛顿大学医学院和圣瑞纳斯儿童医院共同开发的。他与杜克大学和Cytex Therapeutics公司的研究人员合作，这两家公司都在北卡罗来纳州达勒姆皮肤细胞从老鼠的尾巴上取下细胞转化成干细胞。然后，在培养的细胞中使用基因编辑工具CRISPR，他们删除了炎症过程中的一个关键基因，用一个释放生物物质的基因取代它药物这打击炎症．
这项研究可在4月27日的在线杂志上找到干细胞报告．
“我们的目标是将重组的干细胞包装成关节炎疫苗，这将只在需要的时候将消炎药输送到关节炎关节，”该论文的高级作者、华盛顿大学医学院整形外科教授Farshid Guilak博士说。“为了做到这一点，我们需要创造一个‘智能’电池。”
目前许多用于治疗关节炎的药物——包括恩布雷、Humira和remicade——都是攻击一种叫做肿瘤坏死因子- α (tnf - α)的炎症促进分子。但这些药物的问题是，它们是全身给药，而不是针对关节。结果，它们会干扰全身的免疫系统，使患者容易受到感染等副作用的影响。
“我们希望使用我们的基因编辑技术作为一种针对关节局部炎症的靶向治疗方法，而不是目前的药物疗法，它们会干扰整个身体的炎症反应，”吉拉克说，他也是发育生物学和生物医学工程教授，华盛顿大学再生医学中心的联合主任。“如果这种策略被证明是成功的，工程细胞只会在炎症信号释放时阻止炎症，比如在关节关节炎发作时。”
作为研究的一部分，吉拉克和他的同事在试管中培养了小鼠干细胞，然后使用CRISPR技术用tnf - α抑制剂取代了一种关键的炎症介质。
“利用合成生物学的工具，我们发现我们可以重新编码干细胞用来协调它们对炎症反应的程序，”该论文的第一作者、加州大学旧金山分校细胞和分子药理学博士后Jonathan Brunger博士说。
在几天的时间里，研究小组将改造后的干细胞培育成软骨细胞并产生软骨组织。研究小组进一步的实验表明，这种经过改造的软骨不受炎症的影响。
布伦杰说:“我们劫持了一种炎症途径，制造出一种产生保护性药物的细胞。”
研究人员还用基因编码了干细胞/软骨细胞，使细胞在对炎症反应时发光，因此科学家很容易确定细胞何时反应。最近，吉拉克的团队已经开始在类风湿性关节炎和其他炎症疾病的小鼠模型上测试这种工程干细胞。
如果这项工作可以在动物身上复制，然后发展成一种临床疗法，那么从干细胞中培养出来的工程细胞或软骨将通过释放一种生物药物——肿瘤坏死因子抑制剂——来应对炎症，这种药物将保护吉拉克团队创造的合成软骨细胞和天然软骨细胞软骨特定关节的细胞。
吉拉克解释说:“当这些细胞看到tnf - α时，它们会迅速激活一种减少炎症的疗法。”“我们相信，这种策略也可能适用于其他依赖反馈循环的系统。例如，在糖尿病中，我们有可能制造出能够感知葡萄糖并产生胰岛素的干细胞。我们正在使用多能干细胞因此，我们可以将它们制成任何类型的细胞，通过CRISPR，我们可以删除或插入有潜力治疗多种疾病的基因。”
着眼于这一方法的进一步应用，Brunger补充道:“从‘智能’构建活组织的能力干细胞这种对环境的精确反应为再生医学的研究开辟了令人兴奋的可能性。”
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