“干细胞5天之旅”空中讲坛活动 – 2022年演讲嘉宾

Wu Jun 博士是德克萨斯大学西南医学中心分子生物学系的助理教授。Wu 博士致力于开发新型培养系统和方法，以生成新的干细胞并应用于基础和转化研究。Wu 博士通过捕获来自不同发育阶段具有不同分子和表型特征的小鼠多能干细胞（PSC）来扩展多能状态谱。通过小鼠研究得到的部分培养条件可用于许多其他哺乳动物物种的PSC生成，包括人类，非人类灵长类动物和有蹄类动物。此外，Wu 博士还开发了一种高效、多功能的囊胚互补系统，这一系统能够运用经培养的PSC在体内生成功能组织和器官；他还研发了若干种衍生自干细胞的囊胚模型（胚状体）Wu 博士曾获得多个奖项，包括德克萨斯大学西南分校资助学者，CPRIT学者和 NYSCF-Robertson干细胞研究者奖。 

多能性，即分化成体内所有类型细胞的潜能，是胚胎细胞的一种短暂属性。如果能以正确的方式提供促进自我更新的因子，同时阻止其分化，则体内的瞬态多能外胚层细胞可以作为多能干细胞（PSC）在培养基中无限繁殖。具有独特分子特征和表型特征的PSC衍生物的最新研究进展为再生医学和发育生物学开辟了全新的思路。在我的演讲报告中，我将详细阐述PSC在两个研究方向上的应用前景：种间囊胚互补和干细胞胚胎模型。

种间囊胚互补可用于器官再生：移植器官的短缺是目前尚未得到解决的一项重大医疗难题。而PSC有望成为一个取之不尽的供体器官来源。然而，尽管经过了多年的研究，由于在发育和器官生成过程中细胞和组织之间的相互作用过于复杂，难以复制，因此在体外用PSC生成器官的目标仍然无法实现。一种被称为种间囊胚互补的体内方法有望克服上述障碍，通过这一方法，可以在一个物种的体内生成另一个物种的器官。种间囊胚互补方法能够成功的一大关键是，供体物种的PSC能够促进宿主物种体内的嵌合体形成。大鼠和小鼠PSC分别能够促进小鼠和大鼠体内嵌合体的形成，在小鼠体内生成大鼠胰腺、胸腺、胚胎心脏和内皮组织，在大鼠体内生成小鼠胰腺和肾脏。然而，迄今为止，即使在胚胎阶段，远亲物种之间也尚未能实现稳定的嵌合，这表明在早期发育阶段，进化意义上的远亲物种之间存在着异种屏障。细胞竞争，即清除具有活性但“不太合适”的邻近细胞的过程，被认为是一种警戒机制，以确保正常发育和维持组织稳态。在种间嵌合体形成过程中，来自供体物种的细胞可能被视为不适合或异常的细胞而被靶向清除。我们开发了一项种间PSC共培养策略，并在进化意义上的远亲物种之间发现了一种前所未知的细胞竞争模式。我们发现细胞竞争是形成异种屏障的主要因素，只要克服了种间多能细胞竞争现象，就能促进进化意义上的远亲物种之间的嵌合。

人类胚状体：我们对人类着床前/围着床期发育阶段的细胞、分子和遗传学认知还十分有限。这一知识空白点是理解发育缺陷原理的主要障碍。而由于允许用于研究的人类胚胎十分稀缺，关于人类早期发育的研究困难重重。啮齿类动物模型在人类早期发育的研究中发挥着重要作用，在这一领域，一系列强大的现代遗传工具已得到成功应用。然而，啮齿类动物模型并不是完美无缺，因为人类发育的许多方面在分子层面和时间进程上都与啮齿类动物大相径庭。为了在人类胚胎形成研究中减少对人类胚胎供应的依赖，去年我们首次报告了一种运用幼稚的人多能干细胞（hPSC）来生成3D人类囊胚样结构(称为人类胚状体)的方法，它涵盖了所有三种胚胎组织类型（Yu等人，Nature，2021）。我们进一步改进了该方法，目前已能够高效(约80%)和大规模(每板>20,000）地生产人类胚状体。人类胚状体是一种理想可控的细胞基质，可用于验证生物学假设，帮助我们更深入地理解着床前/围着床期人类发育阶段的关键信号事件和细胞相互作用，这将有助于我们了解导致人类发育缺陷的分子因素和细胞因素。

Loh Yuin-Han Jonathan 博士目前担任A*STAR分子与细胞生物学研究所（IMCB）的研究主任,也是A*STAR细胞治疗和生产研究的项目主任。他位于IMCB的实验室专注于 1）确定干细胞维持和细胞命运转变过程中的整体调控和代谢开关，以及2）为治疗应用开发新的工具，技术和创新。通过上述工作，他的团队在关联表观遗传调控与细胞命运这一领域取得了专业性突破 (Cell 2015, Nature Communications 2019).多年来，他们的研究阐明了造血干细胞(HSCs)的更新与分化的分子学机制 (Nature Communications 2018, Nature Communications 2016, Nature Cell Biology 2022).此外，该团队利用基因工程、基因组拓扑结构和实验室开发的单细胞分析工具解构了多能性和细胞命运重编程过程 (Nature Methods 2016, Science Advances 2020, Genome Research 2020, Nucleic Acid Research 2022).到目前为止，Jonathan的出版物已被全球同行引用20,411次(谷歌学者)。Jonathan的研究工作为他赢得了多项国内及国际荣誉，包括新加坡国家科学院青年科学家奖，新加坡杰出青年奖，A * STAR研究者奖，世界技术网络奖学金，麻省理工学院TR35亚太奖，新加坡干细胞学会杰出研究者奖和国家研究基金研究者奖。他任职于新加坡国际学会(SCSS)教育委员会和新加坡科学促进会(SAAS)执行委员会。

干细胞和谱系组织由其独特的基因表达谱定义，而基因表达谱又受动态表观遗传过程的调控，包括DNA甲基化染色质药物和基因组拓扑结构。在本次演讲中，我们将分享我们对小鼠胚胎干细胞中SETDB1结合的基因组考察，该考察意外发现了常见抑制性组蛋白标记（H3K9me3，H3K27me3）缺失的区域。通过对这些H3K9me3缺失区域的进一步分析，发现了可与SETDB1和黏合蛋白分子共同结合的非重复位点簇。我们将这些区域命名为DiSC(涉及SETDB1和黏合蛋白分子的结构域)，这些区域位于与胚胎干细胞多能性和谱系发育相关的基因启动子的近端。重要的是，我们发现SETDB1-黏合蛋白分子在这些DiSC上共同调控靶基因表达和基因组拓扑结构。SETDB1的缺失导致黏合蛋白分子结合的局部失调，从而局部破坏了拓扑结构。基因表达失调的趋势揭示了该簇在胚胎干细胞维持以及促进向其他谱系分化的基因“岛”中的重要性。我们将进一步讨论我们最近发现的TE（转位因子）相关增强子在干细胞调控中的应用。我们确定了不同势态（2i，基势和扩展势）下TE的整体特征谱，并进一步表征了调节TE增强子开关的核受体转录因子的作用。

Wu 博士于1984年获得北京医科大学（北京大学医学部）医学学位，并于1991年获得德克萨斯大学加尔维斯顿医学分部（UTMB）博士学位。在佛罗里达大学获得博士后学位后，她曾在哈佛医学院和贝斯以色列女执事医疗中心担任讲师。1999年，Wu 博士被聘为UTMB解剖学与神经科学系终身助理教授.她目前担任神经科学、细胞生物学和解剖学系的终身教授和研究副主任。Wu 博士也在乔治P.和辛西娅伍兹米切尔神经退行性疾病中心、成瘾研究中心、人类感染和免疫研究所、穆迪创伤性脑和脊髓损伤研究中心和TIRR Mission Connect担任研究者。自2005年以来，Wu 博士一直担任首任John S. Dunn神经康复杰出主席。她是多家科学期刊的联合编辑、栏目编辑或编委会成员，也是多家科学学会或协会的理事会成员。Wu 博士当前的研究重点是探索人类和啮齿类动物神经干细胞的生物学和治疗潜力。她的转化研究方向包括神经创伤，成瘾症和神经感染。

人类胎儿脑源性神经干细胞（hNSC）的培养为研究病毒感染影响人脑发育的机制和测试可能减轻病毒毒性的潜在药物提供了理想的工具。在演讲中，我将简要介绍两种通过hNSC生成神经元和神经胶质细胞的方法。之后，我将介绍我们如何使用hNSC来破译寨卡病毒（ZIKV）相关异常神经发育的发病机制。寨卡病毒感染会导致受感染孕妇所生的部分婴儿出现小头畸形。我们的数据表明，ZIKV诱导的hNSC神经系统发育异常取决于人体的个体反应，细胞分期和病毒株。此外，ZIKV感染会过度激活hNSC的固有免疫反应。我们的研究表明，在ZIKV感染后调控宿主固有免疫反应这一治疗方法有望减轻ZIKV相关的神经病理疾病。

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由于严重的免疫抑制微环境，异质性以及功能和代谢重编程，免疫疗法对实体瘤难以起效，这反过来又会使免疫效应细胞（如自然杀伤（NK）细胞）功能低下。经诱导的多能干细胞能够产生表型成熟和功能正常的NK细胞，可以促成有效且成熟的免疫疗法。当与基因工程方法结合使用时，这种基因修饰的干细胞来源的免疫效应剂可以有效而有力地靶向与肿瘤耐受和NK细胞免疫活性相关的免疫抑制机制，包括由嘌呤能信号、抗原逃逸和检查点诱导免疫抑制所导致的代谢抑制，如TIGIT驱动的免疫抑制。本演讲将探讨基因工程、干细胞来源的NK细胞如何通过靶向实体瘤的多种免疫抑制机制来产生持久的抗肿瘤疗效。本演讲还将讨论如何基于此类细胞建立未来成熟免疫疗法的开发平台。

B.C.Das 博士在肿瘤研究、肿瘤病毒学、人类遗传学和突变研究领域做出了突出贡献。在他过去45年的杰出研究生涯中，作为一名著名的分子肿瘤学家，他在知名国际期刊上发表了250多篇研究论文。Das 博士在瓦拉纳西的巴纳拉斯印度教大学获得硕士和博士学位。其后，他在海德堡（德国）的德国肿瘤研究中心（DFKZ）与诺贝尔奖获得者 Harald zurHausen 教授（2008年诺贝尔奖）共事数年，在印度，他开创了人乳头瘤病毒(HPV)的研究工作。他在ICMR-NICPR建立了国家和世卫组织东南亚区域HPV转诊中心。他目前的研究领域是分子流行病学，转录调控，miRNA调控，肿瘤干细胞，靶向给药，药物开发和基因编辑。

即将呈现

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在这次网络讲座会议上，我想向大家介绍由S.Biomedics有限公司开展的利用多能干细胞治疗帕金森病的细胞疗法研究。在美国、日本和欧洲，使用多能干细胞治疗帕金森病的细胞疗法临床研究正在积极开展。帕金森病细胞疗法的主要问题之一是，采取何种策略才能高效地提供A9多巴胺神经元。S.Biomedics研发团队开发出了能高效区分人类胚胎干细胞和A9多巴胺神经元祖细胞的技术，目前正在向韩国食品药品安全处申请1/2a期临床试验的批准。在本次大会上，我将汇报S.Biomedics的区分策略和临床发展现状。

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我们开发了一种完全确定、临床兼容的细胞培养系统，可以从人类多能干细胞(hPSC)中产生纯化的、功能性的、具有疗效的内皮细胞(EC)，包括人胚胎干细胞和诱导多能干细胞。我们进一步将hPSC-EC封装在纳米基质凝胶中，并将其移植到实验性后肢缺血模型中。这些封装的hPSC-EC在缺血组织中植入时间超过10个月，与裸露的hPSC-EC相比，它们发挥了更高效和更持久的新生血管形成作用以及更好的血管再生效果。

将人类出生后细胞直接转化或重编程为EC，绕过干细胞或祖细胞状态，对于细胞治疗和病理生理学研究至关重要，但这一方法在很大程度上仍未得到探索。因此，我们试图将人类出生后真皮成纤维细胞（HDF）直接重编程为具有血管生成和内皮转录因子（TF）的EC，来确定其血管生成和治疗潜力。我们发现，单独使用ER71/ETV2能够直接将人类出生后细胞重编程为功能性的，成熟的EC，其被称为重编程EC(rEC)。这些rEC对于细胞治疗，疾病研究和重编程过程的探索可能具有价值。

医学博士，Fiocruz和D'Or研究与教育研究所研究员。

巴西萨尔瓦多圣拉斐尔医院生物技术和细胞治疗中心医学主任。

细胞和基因治疗领域正在迅速发展，鉴于间充质干细胞(MSC)的免疫调节和营养作用，目前正在对其在几种疾病治疗中的作用进行临床研究。细胞外囊泡(EV)是MSC的基本效应器，在细胞间通信和多种生物过程的调控中发挥作用，有利于控制高炎症状态和促进组织修复。在过去的几年里，人们探索将EV转化为“无细胞”疗法的潜在兴趣日益浓厚，与此类产品生产相关的标准设定和符合cGMP的方案的建立遇到了许多挑战，也取得了许多进展，同时也促成了首次临床试验的监管批准。本报告将回顾MSC-EV生物学的基本概念和表征方面的现行标准，并讨论团队在MSC-EV生产的cGMP验证以及毒性和疗效非临床评价方面的经验。

我是一名企业家，主修生物学，拥有人类遗传学和干细胞生物学博士学位以及健康创新管理MBA学位。我联合创立了两家生物科技公司。我目前是LizarBio Therapeutics公司的首席执行官，这是一家细胞疗法开发公司，为目前的不治之症开发治疗方法。

诱导多能干细胞技术(iPSC)已被用于生成包括心肌细胞在内的多种不同类型的细胞，可用于治疗应用。心肌细胞是心脏组织的相关组成成分，许多患有心力衰竭的患者有可能通过心脏细胞替代疗法而获益。在本演讲中，我们将分享如何将成年细胞重编程为iPSC，将其分化为真正不成熟的人类心肌细胞，并评估其对于心肌梗死大鼠的功能改善和猪心脏肌肉重建的作用。

中山大学干细胞与组织工程教育部重点实验室教授、博士生导师。广东省医学会细胞治疗学分会委员兼秘书。主要研究方向为多能干细胞向神经嵴分化及其转化应用研究，在SCI杂志（Mol Psychiatry, Cell Res, Nat Commun, Biomaterials, Theranostics, Stem Cells等）共发表论文30余篇，其中通讯作者或第一作者17篇，影响因子5分以上论文7篇，10分以上5篇。主持国家自然科学基金项目4项，广东省重点领域研发计划、广东省科技厅前沿与关键技术创新专项、广州市健康医疗与协同创新重大专项项目各1项；作为研究骨干参与国家重点研发计划、国家重大科学研究计划、国家自然科学基金联合基金、广东省自然科学基金团队（核心成员）等项目近二十项，研究经费超过1500万元。曾获“中华医学科技奖青年科技奖”（排名第二），申请专利4项，获得授权专利1项。曾入选2015年广东特支计划百千万工程青年拔尖人才培养计划、2014年广州市“珠江科技新星”等人才培养计划。

• 用于从 Hpsc 生成 NC-PC 的稳健实验方案
• NC-PC 具有典型的周细胞表型
• NC-PC 的体内富集可以通过保持 BBB 完整性和在 AID 模型中表达 MDK 来改善神经功能并保护神经元免于死亡
• NC-PC 可能是治疗 BBB 功能障碍相关疾病的理想细胞来源

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人类诱导多能干细胞(hiPSC)已被全球公认为一种多用途的研究工具，用于模拟人类疾病和生物学现象，筛选和开发治疗药物，以及实施细胞疗法。将人类iPSC分化成任何细胞类型的能力为细胞替代疗法的开发提供了无限可能。基因组编辑工具的出现，包括CRISPR/Cas9系统或TALEN，能够对这些细胞的基因组进行基因修饰，通过敲除或转基因插入改变所需分化细胞类型的生物功能，可用于同种异体细胞治疗的应用。

虽然hiPSC的基因组工程已经变得相对简单，但在cGMP环境下生成基因组编辑hiPSC的试剂和工作流程目前还很匮乏。以通过基因组工程生成的免疫规避（同种异体）hiPSC为例，我们展示了运用新一代试剂和仪器的工作流程，使工程hiPSC的cGMP生产成为可能。我们证明，通过使用新的cGMP级试剂，可实现高效的hiPSC基因组编辑，并且通过基因组编辑工作流程，编辑细胞的存活率和基因组稳定性在整个工作流程中得到了维持。我们进一步证明，目前可用的封闭系统可完美地集成到该工作流程中。

总之，我们将详细介绍在cGMP环境下促进hiPSC基因组编辑工作流程的工具、试剂和方案方面的进展，并证明使用这些工具可以很便捷地实现用于临床应用的hiPSC的生产，并可用于生产同种异体细胞治疗产品。

Connie Lebakken 是Stem Pharm的联合创始人兼首席运营官。她在开发高通量生化和基于细胞的药物发现分析、以及改善干细胞工作流程的工具和方案方面拥有丰富的经验。Stem Pharm的团队专注于利用合成水凝胶来改善神经细胞培养和神经类器官形成，并应用转录和蛋白质组学方法来研究神经炎症和神经毒性。lebakken 博士在威斯康星大学获得细胞和分子生物学博士学位，并在爱荷华大学接受生理学和生物物理学博士后培训。

借助三维培养系统的研发进展，我们得以开发出能够更好地捕获自然组织3D性质的模型。 动物来源的细胞外基质产品通常用于这些3D模型的封装或作为支架，然而，这些材料通常是不确定的，可变的，并且由于它们的动物源性而存在安全问题。确定的合成材料有助于更精确的设计，可以针对特定细胞应用优化基质，不含动物源性成分。通过控制底物机械刚度和黏附配体表现等特性，可以设计出特定材料，使细胞外环境的生理相关度更佳，并在3D模型中实现更好的直接细胞行为。在Stem Pharm，我们正在应用这些原理来设计基于PEG的水凝胶，用于开发体外神经模型。我们已经开发出生产薄水凝胶涂层的方法，可以应用于标准组织培养表面，以改善神经应用的分析指标。这些表面可以进行预涂层，实施无菌消毒，供随时使用。我们利用PEG水凝胶生产了包含小胶质细胞的新型神经类器官，可用于研究神经炎症和神经毒性。我们将通过几个案例来重点介绍这些应用。

郭志英博士现任北京赛拉达生物科技有限公司高级研发科学家。 长期从事干细胞生物学、肿瘤生物学、类器官研究。 并在类器官模型构建领域拥有丰富的经验，包括成体干细胞衍生类器官和PSCs衍生类器官。

干细胞具有自我更新和增殖的潜力。它们可以发育成许多不同的细胞类型。主要有几类：多能干细胞和体干细胞。多能干细胞具有分化成成人身体所有细胞的能力。体干细胞可以分化为器官的特化细胞类型。近年来，通过模拟肠、肝、肺、脑和胰腺，从多能干细胞 (PSC) 和成体干细胞 (ASC) 中产生了各种类器官。类器官具有器官特异性结构和功能。我们小组从成人原代组织中构建了肠、胃、肺、乳腺、食道和神经胶质瘤的类器官。患者来源的类器官可用于药物敏感性测试和临床精准医学。从 iPSC 和胚胎干细胞中创建心脏、血管、脑、肝、肾、肺和小肠类器官，用于研究疾病的发展和机制。