2019年2月5日一项刊登在国际杂志PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences）上的研究报告中，来自悉尼大学的科学家们通过研究发现，一种用于制造弹性外科凝胶剂（胶水）的原料—弹性蛋白原（tropoelastin）或能促进干细胞生长并帮助机体进行自我修复。干细胞能帮助机体修复并组建包括皮肤和肌肉等多种人体组织，多年以来研究人员一直在寻找新方法让干细胞能够更好地发挥作用，但并未取得显著的成果。
图片来源：University of Sydney
这项研究中，研究人员开发了一种新方法，即利用弹性蛋白原就能快速廉价地产生更多干细胞，弹性蛋白原能赋予活体组织伸展和收缩的能力；研究者表示，这种新方法能够快速有效地促进间质干细胞生长和补充。Giselle Yeo博士解释道，如今越来越多的科学家开始利用干细胞开发新型细胞疗法治疗一系列利用常规疗法无法治疗的人类疾病，包括骨骼组织损伤、心脏病、退行性疾病和器官衰竭等。但很不幸的是，由于干细胞供应不足，基于干细胞的细胞疗法的广泛应用受到了明显的抑制。
细胞外基质蛋白主要被指定为细胞的支持支架。这项工作提出了可溶性细胞外基质成分原弹性蛋白作为一种强大的增殖和细胞吸引力分子，超过了间充质干细胞（MSC）培养中使用的常规生长因子和基质蛋白的效力。原弹性蛋白也被证明可以调节MSCs作为底物涂层和作为介质中的可溶性添加剂，这显着偏离了基质的细胞锚定依赖性结构作用的经典教条。我们表明，原弹性蛋白的这些活性可以被利用，并建立一条途径，以提高临床MSC扩展和治疗MSC招募的功效和简化过程。
我们挑战结构基质蛋白的常规命名，主要是作为驻留细胞的支持支架。细胞外基质蛋白原弹性蛋白通常被认为是赋予经受重复弹性变形的组织的机械强度和弹性的结构组分。在这里，我们描述了原弹性蛋白如何固有地诱导一系列生物反应，即使在通常不与弹性组织相关的细胞中，以及与典型的底物依赖性基质蛋白不同的方式。我们表明单独的原弹性蛋白驱动间充质干细胞（MSC）增殖和表型维持，类似于强效生长因子如胰岛素样生长因子1和碱性成纤维细胞生长因子的协同作用。此外，原弹性蛋白在功能上超过了这些生长因子，以及纤维连接蛋白，在允许大量培养基血清减少而不丧失增殖潜力的情况下。我们进一步证明，原弹性蛋白通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用，引发作为固定化底物和作为可溶性添加剂的强有丝分裂和细胞吸引反应。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。允许大量培养基血清减少而不丧失增殖潜力。我们进一步证明，原弹性蛋白通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用，引发作为固定化底物和作为可溶性添加剂的强有丝分裂和细胞吸引反应。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。允许大量培养基血清减少而不丧失增殖潜力。我们进一步证明，原弹性蛋白通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用，引发作为固定化底物和作为可溶性添加剂的强有丝分裂和细胞吸引反应。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。我们进一步证明，原弹性蛋白通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用，引发作为固定化底物和作为可溶性添加剂的强有丝分裂和细胞吸引反应。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。我们进一步证明，原弹性蛋白通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用，引发作为固定化底物和作为可溶性添加剂的强有丝分裂和细胞吸引反应。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。通过与细胞表面整合素αvβ3和αvβ5的直接相互作用。这种动作的二元性收敛了粘性基质蛋白和可溶性生长因子之间长期存在的机制二分法，揭示了原弹性蛋白在临床MSC扩增和治疗性MSC募集中的强大尚未开发的潜力。我们提出原弹性蛋白的有效的，生长因子样的促有丝分裂和运动能力在生物学上根植于早期发育和/或伤口修复期间快速干细胞归巢和增殖的需要。
本文中研究者所开发的方法能够明显降低当前许多细胞疗法的高额成本，研究者表示，利用来自供体机体的干细胞研究发现，当施加少量的弹性蛋白原时，其就能促进更多的细胞产生，相比在干细胞培养过程中添加蛋白质而言，弹性蛋白原能够制造一种促进干细胞生长增殖的绝佳环境。干细胞常常需要一个生存和增殖的环境，如果能创造一个干细胞生长所需的良好环境，那么研究者就有望获得大量干细胞，而弹性蛋白原就能够完成这一目标。
下一步研究人员还将继续深入研究检测弹性蛋白原在人类机体中的作用效率，研究者希望，利用这种方法制造出的干细胞能够帮助机体修复损伤，并促进其它细胞移动至损伤区域，更好地促进机体进行自我修复。
原始出处：
Giselle C. Yeo，Anthony S. Weiss. Soluble matrix protein is a potent modulator of mesenchymal stem cell performance, Proceedings of the National Academy of Sciences
PNAS February 5, 2019 116 (6) 2042-2051; published ahead of print February 5, 2019 https://doi.org/10.1073/pnas.1812951116
DOI: 10.1073/pnas.1812951116
https://www.pnas.org/content/116/6/2042
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