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京都大学开发全新 iPS 细胞培养系统,为胸腺免疫再生带来关键突破

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发布于 2025-08-28 11:38:58    1077次浏览

  近期,京都大学的 Yoko Hamazaki 教授和 Yann Pretemer 助理教授领导的研究团队在《Nature Communications》上发表了一项突破性研究,成功利用诱导性多能干细胞(iPS 细胞)开发出完全体外培养系统,首次完整模拟了人类胸腺上皮细胞(TEC)从早期发育到终末成熟的全过程。这项研究不仅填补了人类胸腺器官发生领域的空白,更为免疫缺陷疾病(如迪乔治综合征)患者的治疗以及功能性 T 细胞的体外制备奠定了新希望。

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  胸腺:免疫系统的“训练基地”

  胸腺作为免疫系统的重要器官,负责指导未成熟的胸腺细胞(T细胞)分化为成熟的 T 细胞。胸腺内通过皮质TEC(cTEC)和髓质TEC(mTEC)构建的微环境,分别负责阳性选择和阴性选择,确保 T 细胞能够识别外来抗原并避免攻击自身组织。其中,mTEC的关键分子 AIRE 主要帮助 T 细胞实现免疫自我耐受。

  然而,胸腺发育研究长期面临诸多挑战:人体原代 TEC高度异质性且难以分离;小鼠模型与人类胸腺在发育时间、组织形态以及关键基因保留上差异显著。加之原代 TEC 在体外培养中容易丢失关键基因(如 FOXN1),为科学家们的研究造成了诸多瓶颈。

  创新方案:利用 iPS 细胞再现人类 TEC 发育

  为了突破这些技术难题,研究团队设计了一套化学成分明确的诱导方案,利用 iPS 细胞一步步“变身”为 TEC:

  早期诱导:首先通过 Activin A 和 CHIR99021 等因子帮助 iPS 细胞分化为定形内胚层(DE)。

  器官前体生成:再加入BMP抑制剂(LDN-193189)和TGFβ抑制剂(A-83-01),诱导出前肠前段内胚层(AFE)——胸腺和甲状腺等咽器官的共同前体。

  精准调控胸腺起源:第7天加入视黄酸(RA)和FGF8,分别精准调控 HOXA3 的表达并促进咽结构发育,第28天成功诱导出 FOXN1⁺ TEC 祖细胞样细胞,其 FOXN1表达量达到儿科捐赠者原代TEC的一半。

  长期成熟:通过进一步培养至第133天,人类 TEC 结束终末成熟,重现皮质与髓质分隔结构。

  TEC 功能验证:重现胸腺“训练”机制

  团队还开发了 FOXN1-mCherry 荧光报告细胞系,用于实时观测 TEC 的发育过程。实验发现,在第133天,TEC最终分化为两个群体:

  cTEC(高表达 PSMB11、PRSS16):负责阳性选择,引导 T 细胞识别外来抗原。

  mTEC(高表达特异性趋化因子 CCL19、CCL21):帮助 T 细胞迁移至髓质,并实现自我耐受。

  重现胸腺空间结构后,团队进一步验证了诱导 TEC 的功能性。研究显示,该类 iTEC 可表达 IL-7(支持 T 细胞存活)、DLL4(关键分化配体)和 MHC II分子,还能通过与双阳性胸腺细胞共培养,成功生成功能性 CD4⁺ 和 CD8⁺ 单阳性 T 细胞,其“初始 T 细胞”比例及 TCRβ 受体多样性均接近人类胸腺的原代细胞。

  应用潜力:免疫再生与临床疾病治疗

  研发出的 iTEC 对多个免疫和胸腺相关疾病的治疗与研究具有重要意义:

  免疫缺陷患者的治疗新方法:对于迪乔治综合征等先天性胸腺发育异常患者,可通过患者自身的 iPS 细胞诱导出功能性 T 细胞,绕开供体稀缺与移植排斥问题。

  胸腺再生新策略:为化疗后胸腺损伤或衰老相关胸腺萎缩的患者,筛选促进 TEC 增殖、调控 NF-κB 或 NOTCH信号的药物。

  疾病模型与机制研究:用于模拟 FOXN1 突变导致的胸腺异常(如“裸鼠样”表型),协助科学家研究免疫缺陷的病理过程。

  新药开发:该系统为研发诱导胸腺再生的新型药物提供了理想平台。

  前景展望与未来研究方向

  该研究不仅是胸腺发育领域一项突破性进展,也为再生医学提供了重要平台。研究团队计划进一步优化 iTEC 的成熟效率,探索 iTEC 在临床治疗中的应用潜力。例如通过单细胞 RNA 测序分析,他们发现人类与小鼠 TEC 发育机制存在高度共通性,这为跨物种研究提供了新视角。与此同时,系统内自发出现的间充质样细胞为 iTEC 提供了关键微环境支持,为维持长期稳定性提供了可能。

  结论:再生免疫医学的关键进展

  京都大学团队成功开发的 iPS 细胞胸腺培养系统,实现了从早期发育到终末成熟的全过程再现,为胸腺和免疫系统疾病的治疗带来变革性可能。这项研究不仅提升了学界对 TEC 发育机制的认知,还为免疫缺陷患者、胸腺相关疾病以及胸腺再生药物的研发提供了重要支持。未来,这一创新技术或将成为医学领域的重要支柱,为更多患者带来希望。

温馨提示:医疗科普知识仅供参考,不作诊断依据;无行医资格切勿自行操作,若有不适请到医院就诊。
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    回答:在日常生活中,我们难免会遇到一些意外受伤或出血的情况,因此了解一些常用的止血药物是非常重要的。止血药物是一类广泛应用于医疗领域的药物,可以帮助人们控制出血并促进伤口愈合。下面我们来了解一些常见的止血药物。 1. 敷料止血药物:敷料止血药物是一种直接应用于伤口的止血药物,通过在伤口表面形成凝块来控制出血。常见的敷料止血药物包括医用纱布、止血敷料等。 2. 凝血因子:凝血因子是一类促进血液凝结的蛋白质,在人体出血时起着重要作用。通过补充凝血因子,可以加快血液凝固的速度,从而达到止血的效果。例如,血浆、凝血酶等凝血因子可以帮助人体迅速止血。 3. 止血药膏:止血药膏是一种外用药物,通常含有止血剂和辅助成分,可以直接涂抹在伤口表面,通过促进凝血来达到止血的作用。常见的止血药膏包括止血散、止血敷布等。 4. 止血喷剂:止血喷剂是一种方便使用的止血药物,通过喷洒在伤口上形成一层保护膜,帮助迅速止血。止血喷剂常用于一些浅表创伤和小面积出血的情况。 5. 口服止血药物:口服止血药物主要包括一些药用中草药或化学药物,通过口服进入体内后促进血液凝固,从而达到止血的效果。常见的口服止血药物有止血散、止血丸等。 需要注意的是,不同类型的止血药物适用于不同情况的出血,因此在使用止血药物时应根据具体情况选择合适的药物和使用方法。另外,在严重出血或无法控制的情况下,应立即就医寻求专业医生的帮助,以避免出血对健康造成更严重的影响。 总的来说,了解一些常见的止血药物及其使用方法对我们应对意外出血情况具有重要意义。在日常生活中,建议家庭急救箱中备有一些常用的止血药物,以便在需要时及时处理出血情况,保护自己和家人的健康安全。
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  • 先兆流产能自愈吗

    回答:在怀孕的过程中,先兆流产是许多准妈妈们最担心的问题之一。它是指出现子宫内出血、子宫收缩等症状,但胚胎仍然没有完全脱离子宫壁的情况。这个时刻,对于准妈妈们来说,仿佛是一场惊心动魄的厮杀,他们不禁会思索:先兆流产能够自愈吗? 先兆流产并非少见,据统计,大约有五分之一的孕妇会经历这一困扰。虽然先兆流产给准妈妈带来了不安和焦虑,但并不是每一次先兆流产都必然以流产告终。有些情况下,先兆流产的症状会逐渐消退,孕妇的身体会逐渐恢复正常,胚胎也可能重新牢固地植根下去,最终发展成正常的妊娠。 关于先兆流产的治疗和自愈,首先需要强调的是孕妇们应该及早寻求医疗帮助。医生会通过检查来确诊是否存在先兆流产的症状,评估胎儿的状况,并制定相应的治疗方案。在大部分情况下,孕妇需要绝对卧床休息,避免性生活和剧烈运动,同时避免一切可能导致流产的药物或食物。 此外,对于一些特殊情况下的先兆流产,如合并有宫颈松弛、子宫畸形等情况,可能需要进行手术干预。医生会根据具体情况决定是否需要手术治疗,以保护胚胎和母体的安全。 在这一艰难的时刻,孕妇们需要保持乐观的心态和积极的态度。尽管先兆流产是一个严峻的挑战,但消极情绪和过度焦虑只会对身体和胚胎造成更多的压力,反而会加剧症状的恶化。围绕在孕妇身边的家人和医护人员也扮演着至关重要的角色,在这个阶段给予她们更多的关爱和支持,使她们更有信心面对困难。 随着医疗技术的不断进步,先兆流产的治疗方式也变得更加多样化和有效。许多先兆流产病例都通过正确的治疗和保养得以最终圆满成功,胎儿健康发育,准妈妈们也迎来了一个新的希望之光。 总的来说,先兆流产并非绝对的终点,它只是新生命之旅中的一次艰难考验。准妈妈们不必过度恐慌,要坚信自己的身体和胚胎的强大生命力,坚定与困境抗争的决心,相信希望的光芒一定会照亮前行的道路,引领她们走向更美好的明天。
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