项目开发出新的干细胞系其受体可被蓝光激活

由克雷姆斯应用科学大学IMC牵头的一项研究项目已顺利完成，并为进一步的项目奠定了良好的基础。该团队由生物技术研究所的ChristophWiesner教授领导，成功对干细胞上的特殊受体(Toll样受体，TLR)进行了基因改造，使其能够被蓝光激活。

此类“光遗传学”技术可用于精确控制细胞中的生物信号通路，在生理相关条件下验证这些通路并生成疾病模型。这些新的光遗传学细胞系还将为理解疾病机制和开发创新的靶向治疗方法做出宝贵贡献。

多年来，由克雷姆斯医学中心“细胞组学/高内涵筛选”研究教授Wiesner领导的团队一直专注于光遗传学——一门利用光进行细胞靶向控制的新兴研究领域。

该项目现已成功完成，其目标是开发新的干细胞系(MSCs，间充质基质细胞)，通过整合光敏蛋白对其受体进行基因改造，使其能够被蓝光激活。

MSCs是全能型人才

“在我们的项目中，”威斯纳教授解释说，“我们研究的是所谓的MSCs，即间充质基质细胞。这些是成体干细胞，存在于各种组织中，可以分化成不同类型的细胞。”

MSCs在体内有两种不同的状态(MSC1和MSC2)，它们具有不同的功能：MSC1细胞具有促炎作用，即它们促进炎症反应，从而支持免疫系统抵抗感染和肿瘤。

另一方面，抗炎MSC2细胞可抑制体内的炎症反应，因此可用于治疗慢性炎症、自身免疫性疾病或促进损伤后的组织修复。众所周知，所有MSC的细胞表面都带有特殊受体(TLR)，这些受体可在与病原体接触时识别其分子模式，并通过后续信号通路触发免疫反应。

然而，不同TLR的激活导致两种形式的MSCs发育的具体机制仍然不太清楚——Wiesner教授的研究团队已经解决了这一问题。

监管问题

基于MSCs可以根据激活的TLR类型和刺激强度(例如促炎和抗炎、抗菌或再生任务)承担不同功能的假设，转基因和光遗传学方法应该有助于阐明导致MSCs极化为MSC1和MSC2两种形式的机制。

“为了做到这一点，我们将光敏蛋白整合到TLR中，这样我们就可以通过光照打开受体，通过黑暗关闭受体，”Wiesner教授解释道。

具体而言，研究表明，TLR4和TLR10在被整合到细胞系中后，很容易被光控制。以下观察结果证明光遗传学构建体效果完美：TLR4激活导致产生促炎分子，类似于细菌感染，而TLR10激活则调节促炎和抗炎分子。

对培养的MSC细胞系上清液进行广泛分析后发现，许多蛋白质表明细胞具有再生潜力，并且在TLR10激活后加速了骨细胞形成。这使得新细胞系成为研究TLR4和TLR10激活机制的有用工具，并可能为治疗策略提供新方法。

ESPRIT项目与ChristophWiesner研究小组的高级博士后AnnaStierschneider合作，在体外建立了微型(尺寸为0.2-0.5毫米)、生理相关的3D异型细胞模型，这表明新的光遗传学细胞系可以在多个单个实验中进行测试。

将光遗传干细胞整合到异型肿瘤细胞(结肠直肠腺癌)中;同时培养96个这种微型肿瘤，并测试光遗传学方法的抗致癌潜力。初步实验很有希望。

该项目的成功完成不仅促成了这些研究成果的发表，还促成了进一步的研究项目和宝贵的合作——包括后续项目ESPRIT和博士生培训计划(doc.funds)，该项目由克雷姆斯应用技术大学和维也纳医科大学负责协调。

与ABSBiotechnologyGmbH联合提交了GFF申请，将光遗传学构建体引入可诱导多能细胞并研究其对心肌细胞和巨噬细胞的影响。

将与KLKrems和UPEC大学(巴黎)合作，研究TLR激活的间充质干细胞上清液对神经元和阿尔茨海默病模型的影响。