干细胞可以为视网膜病变提供可行的治疗方法吗？

糖尿病是一种不断增长的全球流行病，受影响4亿超过4亿且预计未来10年的案件。视网膜病变或视网膜中血管的损伤，发生在1型糖尿病患者和2型糖尿病患者的患者中，导致许多患者的视力丧失。Betastem Therapeutics是由Stephen Bartelmez博士领导的干细胞治疗公司。他们的目标是通过使用身体自己的干细胞来治疗糖尿病视网膜病变，以修复由糖尿病引起的视网膜血管损伤。

黄斑是视网膜的一部分，位于眼睛后部。虽然非常小（直径约5毫米），但它负责我们愿景的大多数方面，包括颜色视觉和我们所看到的细节。糖尿病黄斑水肿是视网膜的肿胀，由于糖尿病引起的黄斑损坏的血管液体泄漏。此外，黄斑缺血（血液供应不足）最终可能导致糖尿病视网膜病变（DR），或损坏眼睛背部的血管。博士是成人失明的主要原因之一，目前没有有效的治疗治疗因疾病而损坏的细胞和血管。

在健康的人中，通过源自循环CD34 +干细胞的细胞不断再生血管。这些干细胞在骨髓中产生并释放到血液中，并在其表面上表达蛋白质CD34 +。它们分为所有九种血细胞的成熟和成熟，产生另一种细胞类型，内皮细胞，所有血管的构建块。干细胞和内皮细胞迁移到血管上的病变并促进修复。然而，在糖尿病课程中，患者的CD34 +干细胞变得具有功能障碍：它们不能再产生内皮细胞或调节损坏血管的修复，无论是在视网膜和身体的其余部分。

干细胞和转化生长因子- 1
所有血液细胞源自称为血上的过程中的血液细胞。这发生在骨髓中，并且在健康的成年人中，每天生产大约50至700亿九种不同类型的新细胞。为了产生所有这些细胞，需要复杂的一系列事件，涉及来自周围组织的许多正和负信号以及干细胞本身。

转化生长因子β1 (TGF-β1)是机体内许多细胞分泌的一种小蛋白。Bartelmez博士和同事将TGF-β1归类为细胞因子(一种在血液和免疫细胞信号传递中起重要作用的小蛋白质)，他们发现TGF-β1是造血的主要调节因子。TGF-β1在主要的细胞检查点精细地抑制细胞分裂。他们的工作有助于阐明TGF-β1在人类血液和骨髓干细胞中的关键作用。

TGF-β1控制造血的所有阶段
利用从老鼠和人类身上提取的血液样本，科学家们能够从现有的其他血细胞中分离出CD34+干细胞，并在实验室中培养它们。其次，通过用反义磷酸二酯morpholino寡聚物(PMO)处理体外细胞，科学家可以在短时间内抑制干细胞中的TGF-β1。PMO是一种小型的DNA模拟物，它能暂时阻止干细胞制造目标蛋白。科学家们研究了不同的将PMO注入细胞的技术，包括注射器加载、微注射，以及将PMO与含有正电荷的脂肪分子(称为阳离子脂类)结合。然而，TGF-β1-PMO进入干细胞的最佳方法是无辅助进入。因此，将CD43+干细胞与PMOs在37℃下孵育过夜，在此期间，TGF-β1-PMO被干细胞表面的核内体所吸收。培养温度以及PMO的浓度被发现是重要的。

这种技术实际上暂时抑制CD34+干细胞中的TGF-β1。它作为一个开关首先抑制TGF-β1，然后干细胞通过上调TGF-β1基因mRNA -TGF-β1对这种抑制反应。接下来，PMO从干细胞中流出，导致TGF-β1蛋白的大量产生。

发现蛋白质具有许多功能。这些包括：刺激或防止细胞分裂;促进细胞自毁或分化（改变另一种细胞类型）;或防止这些分子途径发生。一个关键发现是瞬时TGF-β1抑制诱导CD34 +细胞生长，分裂，成熟和细胞间不活跃的平衡。

该团队发现TGF-β1调节实验室和人体血液干细胞以多种方式。

在人类身上，Bartelmez博士发现了三种增强干细胞活性的标记物，这些标记物在干细胞经PMO处理后会增加:1)CXCR4的水平增加，CXCR4是干细胞归位和粘附所必需的一种蛋白质;2)增加一氧化氮的产生，这是细胞迁移所需的;3) CD34+细胞迁移和修复血管病变能力增强。

本集团还研究了在TGF-β1抑制后能够在TGF-β1的抑制后再生和将骨髓再生和重新预期骨髓的长期CD34 +血糖。他们发现在致命照射后，它们能够使用少于这些细胞中的六十，以从死亡中拯救小鼠（>需要20,000个未处理的干细胞来达到相同的结果）。此外，他们发现，当小鼠视网膜由于血液流量不足而受伤时，并且将TGF-β1-PMO处理的CD34 +干细胞引入眼睛中，比较时患有糖尿病CD34 +细胞的受损视网膜毛细血管毛细血管对未治疗的干细胞。

TGF-β1有助于维持CD34+细胞生长、分裂、成熟和细胞失活之间的平衡。

糖尿病视网膜病变：朝向治愈
BetaStem Therapeutics的目标是使用糖尿病患者自己的CD34+来治疗他们的视网膜病变。他们的目标是首先从患者的血液中分离出CD34+干细胞，然后通过暂时抑制患者的TGF-β1来纠正CD34+干细胞离子的功能障碍，方法是将CD34+细胞孵育16小时离体与PMO。该过程将CD34 +干细胞恢复为患者的眼睛。这里，CD34 +干细胞特异性结合和修复视网膜中受损的血管。由于其进入血液吞噬干细胞和瞬时抑制TGF-β1信号传导，使用PMO是一种可行的方法。PMOS不会“触摸”TGF-β1基因本身：它们仅与TGF-β1-mRNA结合并阻止其从翻译到蛋白质。PMO的半衰期短，干细胞迅速从PMO-mRNA复合物中排出。分子还具有出色的安全性。

暂行或简短的TGF-β1的抑制可能导致其他血管并发症的治疗，并且可能改善用于治疗血液癌的骨髓移植过程。治疗造成了极低的不良事件风险。然而，挑战仍然存在，特别是在涉及选择可以有助于预测对这种治疗的人类反应的动物模型。

目前，BetaStem Therapeutics正准备首次在糖尿病患者中测试TGF-β1抑制。该公司的下一个目标将是在实验室中开发进一步研究造血干细胞中TGF-β1的方法。他们将进一步发展培养条件，在TGF-β1-PMO或TGF-β1抑制抗体的存在下，刺激潜在干细胞的细胞分裂，同时阻止其成熟和老化。