布莱顿大学研究人员取得全球首例成就,成功创建了遗传稳定的实验室培养早衰症干细胞模型,为心脏衰老和罕见疾病研究开辟了新途径。
哈钦森-吉尔福德早衰综合征(HGPS)是一种致命的极其罕见疾病,全球约每2000万名儿童中有1人患病。该疾病由基因突变引起,产生一种名为早衰蛋白(progerin)的缺陷蛋白——这种蛋白加速细胞衰老,导致患病儿童出现严重的心血管疾病和心力衰竭,这些儿童通常在青少年早期死亡。
迄今为止,获取人类早衰症细胞系通常采用不稳定的方法,这些方法可能导致DNA突变,从而使后续分析不准确。
现在——首次——布莱顿大学的研究人员开发出一种创建实验室培养的早衰症干细胞模型的方法,而不会改变其DNA。这些遗传稳定的实验室培养的心脏细胞表现得与患者体内发现的细胞完全一样——使研究人员能够在不需要罕见患者样本的情况下观察疾病如何迅速使心脏衰老,同时为探索早衰症和与年龄相关的心脏疾病的新型治疗方法提供平台。
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由布莱顿整合基因组学(BIG)单元的科学家领导的这项研究,标志着全球理解该疾病以及更广泛的衰老生物学努力的重大进展。这项新研究现已发表在国际期刊《衰老医学》(Ageing Medicine)上。
布莱顿研究团队——由Rameen Shakur教授和访问干细胞科学家Juned Kadiwala领导——使用现有的重编程方法(仙台病毒技术),将早衰症儿童及其健康家庭成员的皮肤细胞转化为"主细胞",这些细胞可以转变为身体中的任何组织,包括心脏细胞。
通过这一过程,研究团队能够创建世界上首个"零足迹"干细胞,这些干细胞保留了致病突变,但遗传稳定且适合准确研究。当这些干细胞在实验室中发育成心脏细胞时,它们表现出早衰症和早衰的典型特征——有助于解释为什么HGPS患儿的心脏衰老如此迅速。
新的干细胞模型为实验性治疗提供了宝贵工具,包括RNA疗法(使用RNA分子靶向或修改特定基因的治疗方法)和旨在减缓或预防心血管衰老的小分子药物。
布莱顿整合基因组学(BIG)单元的访问干细胞科学家Juned Kadiwala表示:"由于患者组织非常有限,这些实验室培养的细胞为科学家提供了一种道德且有效的方式来详细探索该疾病——并可作为应对其他罕见遗传疾病的蓝图。"
Shakur教授说:"这对衰老研究来说是一个里程碑,使我们更接近理解不仅仅是早衰症,还包括衰老本身的生物学。这是我们首次能够在人类心脏细胞中直接研究早衰症。这为科学家提供了一种强大的方式来测试潜在疗法,并了解是什么驱动了这些儿童的快速衰老。实验室培养的细胞意味着我们能够以以前不可能的方式研究这种疾病。这项工作为开发治疗这种毁灭性疾病患儿的方法带来了希望。"
Juned Kadiwala补充道:"能够在实验室中培养患者特异性心脏细胞,使我们能够以前所未有的方式研究该疾病。这一突破不仅加速了早衰症研究,还为研究其他组织获取有限的罕见遗传疾病提供了蓝图。"
尽管早衰症很罕见,但这些发现具有更广泛的意义。驱动早衰症的同一种蛋白质——早衰蛋白——也会随着我们年龄的增长而在每个人体内缓慢积累。在这些新的干细胞模型中研究它,可能揭示为什么我们的血管变硬、细胞衰老以及心脏随着时间推移而减弱。
布莱顿大学的Rameen Shakur教授表示:"这项研究由布莱顿大学进行,患者样本由早衰症研究基金会提供。通过公开分享他们的发现,布莱顿团队希望帮助全球科学家更好地理解加速衰老现象,并推进治疗,以改善受这种毁灭性疾病影响的儿童的生活。"
这项工作反映了布莱顿大学致力于推进精准健康并应对当今最紧迫的医疗挑战的承诺。通过开创研究以前无法接触的疾病的新安全方法,该大学旨在塑造生物医学研究的未来,并改善全球患者的结果。
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