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本文由德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的科研人員8月23日在線(xiàn)發(fā)表于Cell Stem Cell雜志。
細(xì)胞粘附的不相容性構(gòu)成了種間嵌合的障礙
文章創(chuàng)新點(diǎn)和新穎性
聚焦于細(xì)胞粘附不兼容性： 這項(xiàng)研究特別指出，細(xì)胞粘附不兼容性是異種嵌合體面臨的一個(gè)重要障礙，這一點(diǎn)在過(guò)去的研究中尚未得到充分探討。通過(guò)突出這一方面，作者對(duì)不同物種的多能干細(xì)胞（PSCs）整合時(shí)遇到的挑戰(zhàn)提供了更清晰的理解。
創(chuàng)新的合成生物學(xué)方法： 研究人員開(kāi)發(fā)了一種新穎的合成生物學(xué)策略，通過(guò)納米抗體-抗原相互作用來(lái)增強(qiáng)物種間的細(xì)胞粘附。相比于傳統(tǒng)技術(shù)，這種方法代表了一個(gè)重大進(jìn)步，因?yàn)樗梢栽诓黄茐淖匀患?xì)胞連接或信號(hào)通路的情況下，有針對(duì)性地改善物種間的細(xì)胞粘附。
技術(shù)的實(shí)證驗(yàn)證： 該研究采用了多種細(xì)胞粘附檢測(cè)方法，包括修改后的雙細(xì)胞流式細(xì)胞術(shù)和洗脫實(shí)驗(yàn)，以定量評(píng)估他們策略的有效性。這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒▽W(xué)為通過(guò)其合成策略實(shí)現(xiàn)的異種PSC粘附改進(jìn)提供了有力的證據(jù)。
廣泛應(yīng)用的潛力： 通過(guò)展示他們的合成細(xì)胞粘附系統(tǒng)能夠改善人類(lèi)PSC在小鼠胚胎中的嵌合貢獻(xiàn)，作者暗示這種方法可能為跨物種器官生成開(kāi)辟新的可能性，這對(duì)解決全球器官短缺問(wèn)題是一個(gè)重大進(jìn)步。
解決以往研究的局限性： 文章承認(rèn)了過(guò)去研究中的一些局限性，例如異種障礙和發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞粘附分子表達(dá)的動(dòng)態(tài)性。通過(guò)提出一種繞過(guò)這些問(wèn)題的解決方案，作者為更全面地理解異種嵌合體做出了貢獻(xiàn)。
總體而言，本文在前人的基礎(chǔ)上，通過(guò)提供新的見(jiàn)解和創(chuàng)新的解決方案，解決了異種嵌合體領(lǐng)域中長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)。
文章解析
背景： 異種胚囊互補(bǔ)技術(shù)是一種通過(guò)在動(dòng)物宿主中培養(yǎng)人類(lèi)器官以應(yīng)對(duì)全球器官短缺問(wèn)題的有前景的策略。然而，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)多能干細(xì)胞（PSCs）在進(jìn)化上較遠(yuǎn)的物種中的有效嵌合受到各種異種屏障的阻礙，特別是細(xì)胞粘附不兼容性。盡管之前的研究已經(jīng)識(shí)別出了一些屏障，如細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)育時(shí)機(jī)，但細(xì)胞粘附在其中的作用尚未被徹底研究。
先進(jìn)方法： 作者開(kāi)發(fā)了一種合成生物學(xué)方法，利用納米抗體-抗原相互作用來(lái)增強(qiáng)異種細(xì)胞粘附性。他們工程化處理了PSCs，使其在細(xì)胞表面表達(dá)特定的納米抗體及其對(duì)應(yīng)的抗原，在體外實(shí)驗(yàn)中顯著改善了人類(lèi)和動(dòng)物PSCs之間的粘附性。該方法通過(guò)多種細(xì)胞粘附檢測(cè)（包括雙細(xì)胞檢測(cè)和洗脫檢測(cè)）得到了驗(yàn)證，證明了其在不破壞自然細(xì)胞功能的情況下克服粘附屏障的有效性。
研究結(jié)果：
細(xì)胞粘附不兼容性是異種嵌合體的一個(gè)顯著屏障，尤其在進(jìn)化上較遠(yuǎn)的物種之間更為明顯。
合成的納米抗體介導(dǎo)的細(xì)胞粘附系統(tǒng)在體外顯著改善了人類(lèi)PSCs與小鼠PSCs的粘附性。
體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，該方法增加了人類(lèi)PSCs對(duì)小鼠胚胎的貢獻(xiàn)，表明了嵌合體的增強(qiáng)。
結(jié)論： 研究表明，細(xì)胞粘附不兼容性是阻礙成功的異種嵌合體形成的關(guān)鍵異種屏障之一。這項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)的合成生物學(xué)策略提供了一種增強(qiáng)異種細(xì)胞粘附性的有前景的解決方案，可能有助于在人類(lèi)器官在動(dòng)物模型中的培養(yǎng)，從而解決器官短缺危機(jī)。
研究局限性：
該研究?jī)H限于使用單一的納米抗體序列（vhhGFP4），需要進(jìn)一步研究使用不同親和力的納米抗體來(lái)調(diào)節(jié)粘附強(qiáng)度的有效性。
用于表面定位納米抗體的GPI錨定不連接到細(xì)胞骨架，使其容易受到機(jī)械脫落或酶解的影響。
研究主要集中在特定的物種組合，研究結(jié)果對(duì)其他物種或更廣泛的器官生成應(yīng)用的普適性尚需探索。