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研究人员建立了一个更好的肺模型

研究人员建立了一个更好的肺模型

利用多能干细胞(可能产生任何细胞或组织类型的细胞)和机器学习(允许计算机自动学习的人工智能)的组合,研究人员改进了它们生成肺细胞的方式。

利用这项技术,细胞可以在实验室中生长并储存一年以上,而不会失去它们的肺部特征,并用于模拟肺部疾病,从而在未来找到更好的治疗和治愈肺部疾病的方法。

诱导多能干细胞(iPS)细胞来源于成人捐献的皮肤或血细胞,在四个基因的重新激活下,重新编程回到胚胎干细胞样状态。诱导多能干细胞可分化为体内任何类型的细胞,不需要使用胚胎。

在波士顿大学(Boston University)再生医学中心(CReM)和波士顿医学中心(Boston Medical Center)之前工作的基础上,CReM的研究人员与卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员合作,将成年人的血液重新编程成iPS细胞。然后,他们用生长因子对这些干细胞进行为期一个月的处理,直到它们变成与成人肺细胞非常相似的细胞。

根据研究人员的说法,当这种类型的实验进行时,得到的细胞通常不是他们想要创造的细胞(目标细胞)的纯集合,而且它们不能长时间保持目标细胞的特征。

“因此,我们开发了一种技术组合,通过检测成千上万个单细胞的基因表达,结合每个细胞的DNA条形码和机器学习,来建立一个动态图像,了解哪些因素有利于细胞成为我们系统中的肺细胞。”使用这方面的知识我们可以改善我们的方法生成肺细胞,所以我们现在可以创建更相关的细胞,保持细胞的身份一道菜一年多来,”克里安赫尔利解释说,医学博士,博士,研究员在爱尔兰皇家外科学院,他也是这项研究的合著者与小君叮,博士,博士后研究员卡内基梅隆大学。

研究人员认为,这项研究将提高他们在实验室模拟肺部疾病和治疗疾病的能力,包括特发性肺纤维化、慢性阻塞性肺病(COPD)、α-1抗胰蛋白酶缺乏症和新生儿呼吸窘迫或早发性间质性肺病。

在美国和世界各地,数百万人患有严重的肺部疾病,往往得不到良好的治疗或治愈。其中一些疾病甚至可能需要肺移植,这是一个复杂和高风险的手术,需要供体器官总是供过于求。

丁说:“我们为这项研究开发的机器学习方法也可以应用于其他组织和器官的研究。”“我们希望我们新开发的技术能够利用来自病人的干细胞产生纯净的、无限的细胞供应,从而为疾病的治疗或治愈提供可能。”这些发展将延长人们的寿命,提高人们的生活质量。”

“理解个别病人的肺细胞出了什么问题的关键障碍是我们无法获得这些细胞或在实验室培育它们。这种方法允许我们从任何一个病人身上提取出那些非常挑剔的细胞,并将条形码引入这些细胞中,让我们能够在实验室的培养皿中跟踪和了解每个细胞及其所有后代。结果是一个取之不竭的新肺细胞,可以从任何年龄的病人做好准备,”添加共同通讯作者Darrell Kotton医学博士David c . Seldin医学教授和主任,CReM, bar - joseph Ziv一起主持工作,博士,前台系统卡内基梅隆大学的计算机科学教授。

这些发现发表在《细胞干细胞》杂志网络版上。

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