劫持细胞间传递的“包裹”用于再生医学

Johnny

劫持细胞间传递的“包裹”用于再生医学


伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员从美国国立卫生研究院（NIH）获得了大约200万美元的资金，用于开发一种更好的方法来再生已经因疾病或受伤而丧失的骨骼或组织。
目前，大多数治疗依赖于使用生长因子或其他化学试剂来刺激干细胞，干细胞能够分化为体内的任何类型的细胞，以再生已经丢失的细胞。但是这种方法存在许多局限性，例如副作用和由于剂量和毒性引起的不受控制的异常生长，这些因素会引起并发症，并且阻止了监管机构批准用于人类的治疗。
“我们需要替代基于生长因子的干预措施，减少副作用并将这些疗法推进到临床，”该项目的联合首席研究员Sriram Ravindran说。“我们需要更好地模仿身体自然过程的疗法，这样身体才能够更好地忍受治疗。”
除了血液，骨骼是人体第二大被移植的器官。临床医生们进行移植和再生手术，以治疗复杂子弹伤、脊髓损伤、牙龈疾病等相关疾病。
口腔生物学研究助理教授Ravindran和他的同事Praveen Gajendrareddy在UIC牙科学院联合开办了一个实验室，该实验室开发仿生工具-模仿自然生物学-用于组织再生。通过最新一轮基金资助，他们希望评估和表征工程化外泌体的使用-携带细胞信息的细胞外小囊泡-作为生长因子的更安全和更具临床前景的替代品。
“我们的初步研究表明，工程化的外泌体可以比生长因子更快地帮助再生，并发症更少，”牙科医学联合首席研究员兼副教授Gajendrareddy说。他说，因为外泌体已经被细胞用来携带信息，所以有必要看看它是否有可能扩展它们的功能，以便携带刺激干细胞的信息。
“因为这些工程外泌体模仿自然，我们不是重新发明轮子，我们只是让轮子更快，同时更好地控制它行进的方向，”Gajendrareddy说。
Ravindran和Gajendrareddy将利用新的资金进一步开发他们的外泌体，他们称之为功能性激活的靶向外泌体，（functionally activated targeted exosomes, FATE），并将评估外泌体在治疗啮齿动物头骨缺陷方面的有效性。
“我们希望创造出可预测功能的外泌体，控制其在细胞外基质中的功能，将干细胞刺激成特定的靶细胞类型，”Ravindran说。“我认为我们很快可以做到这一点。”
“作为概念验证，我们希望展示出有希望的副作用小的骨再生作用”Gajendrareddy说。“这项研究的最终目标是开发治疗骨骼和组织损失的新方法，可以在各种环境中帮助各种损伤修复。”
除了这些明显的用途-如治疗大型颅骨骨折或因牙龈疾病引起的骨质流失-研究人员表示，基于外泌体的再生医学的潜在应用的其他例子包括，军方便携式使用此类疗法以延迟组织损失，直至受伤的士兵被运送到医疗机构，以及增加髋关节和膝关节置换的可行性，以更好地匹配更长的预期寿命。
Sriram Ravindran发表的外泌体文章：
Exosomes as biomimetic tools for stem cell differentiation: Applications in dental pulp tissue regeneration.  Huang CC, Narayanan R, Alapati S, Ravindran S. Biomaterials. 2016 Dec;111:103-115. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.09.029. Epub 2016 Sep 30.
Hijacking the Cellular Mail: Exosome Mediated Differentiation of Mesenchymal Stem Cells.  Narayanan R, Huang CC, Ravindran S.  Stem Cells Int. 2016;2016:3808674. doi: 10.1155/2016/3808674. Epub 2016 Jan 6.
参考资料：UNIVERSITY OF ILLINOIS AT CHICAGO