再生组织愈合伤口再生神经的细胞胶水
加州大学旧金山分校 (UCSF) 的研究人员设计了像“细胞胶”一样起作用的分子，使它们能够以精确的方式指导细胞如何相互结合。这一发现代表了向构建组织和器官迈出的重要一步，这是再生医学长期追求的目标。
粘附分子自然存在于全身各处，将其数以万亿计的细胞以高度组织化的模式结合在一起。它们形成结构，创建神经元回路并将免疫细胞引导至目标。粘附还促进细胞之间的交流，以保持身体作为一个自我调节的整体发挥作用。
在 2022 年 12 月 12 日出版的《自然》杂志上发表的一项新研究中，研究人员设计了含有定制粘附分子的细胞，这些粘附分子以可预测的方式与特定伙伴细胞结合，形成复杂的多细胞集合体。
“我们能够以一种方式设计细胞，使我们能够控制它们与哪些细胞相互作用，并控制这种相互作用的性质，”资深作者 Wendell Lim 博士说。分子药理学和加州大学旧金山分校细胞设计研究所所长。“这为构建组织和器官等新型结构打开了大门。”
重新生成细胞之间的连接
身体组织和器官在子宫内开始形成，并在整个童年时期继续发育。到成年期，许多指导这些生成过程的分子指令已经消失，一些组织，如神经，无法因受伤或疾病而愈合。
Lim 希望通过改造成体细胞建立新的连接来克服这个问题。但这样做需要能够精确设计细胞如何相互作用。
“组织的特性，例如你的皮肤，在很大程度上取决于不同细胞在其中的组织方式，”细胞设计研究所 Hartz 研究员兼第一作者 Adam Stevens 博士说。的纸。“我们正在设计控制这种细胞组织的方法，这对于能够合成具有我们希望它们具有的特性的组织至关重要。”
使给定组织与众不同的大部分原因在于其细胞结合在一起的紧密程度。在肺或肝等实体器官中，许多细胞会紧密结合。但在免疫系统中，较弱的结合使细胞能够流过血管或在皮肤或器官组织的紧密结合的细胞之间爬行以到达病原体或伤口。
为了指导细胞结合的质量，研究人员将他们的粘附分子分为两部分。该分子的一部分充当细胞外部的受体，并决定它将与哪些其他细胞相互作用。第二部分在细胞内部，调节形成的键的强度。这两个部分可以以模块化方式混合和匹配，创建一系列定制的细胞，这些细胞以不同的方式结合各种细胞类型。
细胞组装的底层代码
史蒂文斯说这些发现还有其他应用。例如，研究人员可以设计组织来模拟疾病状态，从而更容易在人体组织中研究它们。
细胞粘附是动物和其他多细胞生物进化过程中的一个关键发展，定制的粘附分子可以让人们更深入地了解从单细胞生物到多细胞生物的路径是如何开始的。
“令人非常兴奋的是，我们现在对进化可能如何开始构建身体有了更多的了解，”他说。“我们的工作揭示了一种灵活的分子粘附代码，它决定了哪些细胞将以何种方式相互作用。现在我们开始了解它，我们可以利用这个代码来指导细胞如何组装成组织和器官。这些工具可能真的变革性的。”
其他作者包括加州大学旧金山分校细胞设计研究所和细胞与分子药理学系的 Josiah Gerdts、Ki Kim 和 Wesley McKeithan，Eli 和 Edythe Broad 再生医学和干细胞研究中心的 Jonathan Ramirez 和 Faranak Fattahi。细胞和分子药理学博士、加州大学旧金山分校颅面生物学项目和口腔科学系的 Coralie Tentesaux 和 Ophir Klein，以及加州大学伯克利分校生物工程系的 Andrew Harris 和 Dan Fletcher。
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