中國科學(xué)報1月18日消息，中科院生物物理研究所劉光慧團(tuán)隊通過靶向編輯單個長壽基因FOXO3，得到了能抵抗細(xì)胞衰老和癌變的人類血管細(xì)胞，有望被用于血管退行性疾病的治療。該研究成果1月18日在線發(fā)表于《細(xì)胞—干細(xì)胞》。

胚胎干細(xì)胞起源于胚胎時期。它不僅可以長期自我復(fù)制，還具有分化形成人體內(nèi)各種組織細(xì)胞的潛力。

通過控制人胚胎干細(xì)胞的分化，可修復(fù)或替換那些受損和“即將退休”的組織細(xì)胞，用于治療心肌梗死、糖尿病、骨髓細(xì)胞疾病、老年性退化癥等多種疾病。

但是，干細(xì)胞治療技術(shù)在有效性和安全性方面也存在局限。如果貿(mào)然注入體內(nèi)，很容易遭受來自疾病和衰老等微環(huán)境的攻擊。這些“人生地不熟”的干細(xì)胞很快就會消失在體內(nèi)。即便有頑強(qiáng)存活下來的，也可能因為基因組不穩(wěn)定而突變成腫瘤細(xì)胞，在細(xì)胞治療中形成安全隱患。

為幫助干細(xì)胞更好地發(fā)揮作用，劉光慧團(tuán)隊利用基因編輯的方法同時解決了這兩大難題。

研究人員先用第三代腺病毒載體HDAdV介導(dǎo)的基因編輯技術(shù)置換了人類干細(xì)胞中FOXO3基因第3號外顯子中兩個單核苷酸，實現(xiàn)了抑制細(xì)胞中FOXO3蛋白的磷酸化和降解，促進(jìn)了FOXO3在細(xì)胞核內(nèi)的聚集，該基因的轉(zhuǎn)錄活性得到提高。又將其分化成血管內(nèi)皮細(xì)胞（血管內(nèi)膜）、血管平滑肌細(xì)胞（血管中膜）和間質(zhì)細(xì)胞（血管外膜）。

血管像是身體中縱橫交錯的道路，營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸離不開這些道路。如果道路老化，總是擁堵，血液不能及時輸送到各個器官，器官很快就會“罷工”。

這些遺傳增強(qiáng)的人類血管細(xì)胞就像是增強(qiáng)了裝備的士兵，既提高了戰(zhàn)斗力，又可以適應(yīng)“戰(zhàn)場”中惡劣的環(huán)境，隨時準(zhǔn)備支援體內(nèi)老化損傷的細(xì)胞。

用于實驗研究的小鼠腿部大動脈血管處被人為結(jié)扎后，向腿部輸送血液的道路就被封住了。把遺傳增強(qiáng)的血管細(xì)胞注射到腿部，相當(dāng)于引入了一股有著強(qiáng)戰(zhàn)斗力的外援。和對照組中那些未經(jīng)過遺傳增強(qiáng)的野生細(xì)胞相比，這股外援有著更強(qiáng)的自我更新、抵抗氧化損傷及延緩細(xì)胞衰老等能力，可高效促進(jìn)受損血管再生，迅速恢復(fù)缺血部位血流。

在機(jī)制方面，內(nèi)源激活的FOXO3通過拮抗CSRP1基因表達(dá)介導(dǎo)對血管細(xì)胞衰老的抵抗作用。

研究人員還將多種致癌基因?qū)肓诉z傳增強(qiáng)的血管細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)它也可以有效抵抗癌基因誘導(dǎo)的細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，這大大降低了利用這些細(xì)胞進(jìn)行治療的安全隱患。

“我們的研究從概念上證明了利用基因編輯策略獲得優(yōu)質(zhì)安全的人類血管細(xì)胞的可行性。未來，這種策略可能會被應(yīng)用于治療動脈粥樣硬化、心肌梗死、缺血性中風(fēng)、糖尿病足、視網(wǎng)膜血管病變，以及其他血管損傷性疾病。”劉光慧說。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.12.002

（原載于《中國科學(xué)報》 2019-01-18 第1版 要聞)