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Nature重大突破我国科学家团队首次

年,干细胞领域再次迎来重大突破!

北京时间3月22日凌晨,顶级学术期刊《自然》(Nature)以“加快评审文章”(AcceleratedArticlePreview)的形式在线发表了一篇论文,来自中国科学院等多个联合团队,将人多能干细胞诱导成类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞,即8细胞期胚胎样细胞(8细胞样细胞,8-cellembryo-likecell,8CLC)。

值得注意的是,这是目前全球体外培养的“最年轻”的人类细胞,也是科学家首次真正意义上将人多能干细胞“转化”为全能性的胚胎细胞。

而在此前,诺贝尔生理学/医学奖得主日本科学家山中伸弥诱导培养的多能干细胞是类似于受精卵发育5-6天的状态。

将成熟的体细胞重编程“倒推”到更加多能甚至全能的状态,一直以来都是科学界为之痴狂的追求。中国科学家们将这进程推进到8细胞样细胞,这无疑是重大的进步。

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鸡尾酒重编程方法逆转多能干细胞重回“婴儿期”

众所周知,从受精卵开始,胚胎发育会经历2细胞、4细胞、8细胞、16细胞等多个阶段,其中在受精后第三天通常会分裂成8细胞。从受精卵到8细胞胚胎过程中的每个细胞都具有全能性,也就是说处于这种状态下的任一细胞都具有发育成完整个体的可能性。不过,人类受精卵形成之初,基因组最初会处于沉默状态,当受精卵分裂到8细胞阶段时,其合子基因组才会迅速激活。研究8细胞期调控机制对深入理解早期人类胚胎细胞发育意义重大。因此,如果要获得全能干细胞,通常就需要让干细胞重返这一状态。合子基因:受精卵在胚胎发育过程中表达的基因,受母体基因产物而激活。合子基因的表达是胚胎模式形成的开端。在这项最新研究中,科学家们宣布寻找到了一种让“成年”细胞逆向转化为具有更多分化可能性“婴儿”细胞的方法。这是一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法,华大官方通稿中把这种重编程的方法比喻为“魔法药水”。在研究中,研究人员通过“魔法药水”将人多能干细胞诱导成类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞,即8细胞期胚胎样细胞(8细胞样细胞,8-cellembryo-likecell,8CLC)。研究团队还全面评估了8CLC的分化潜力,通过在多种试剂的作用下,分别测试了8CLC分化成滋养层干细胞、干细胞亚谱系、人胚状体(类囊胚)、种间嵌合体(interspecieschimeras)和畸胎瘤的潜能。结果显示,8CLC具有胚胎和胚胎外发育能力,这说明此类细胞或将成为研究早期人类胚胎发育的重要资源。这是研究人员首次在真正意义上将人多能干细胞“转化”为全能性的胚胎细胞。研究团队认为,该研究使得人们可以将“成年”版本的细胞,逆向转化为具有更多可能性的“婴儿期”版本的细胞。同时,由于这次得到的全能细胞更接近早期胚胎的原始状态,若将其用于再生医学,培育得到的器官也将更接近于真实器官的状态,更有利于移植。“这些全能性的细胞重建了受精卵仅分裂3次后的胚胎状态,与过去的多能干细胞相比,这种细胞可以分化为胎盘组织,并可能发育成为更优质的各类身体组织,为全球数百万需要进行器官移植的患者带来新希望。”该论文通讯作者,中国科学院MiguelA.Esteban教授、Md.AbdulMazid博士和李文娟博士说。“这一突破也是再生医学与单细胞测序技术相结合的一个完美典范,”该论文的另一位通讯作者刘龙奇博士指出,“通过大规模的单细胞多组学分析,基于干细胞技术对体外或体内获得的细胞或组织进行高效、精确的鉴定,能够极大加速再生医学的研究。”02

8细胞样细胞的成功诱导意义重大

这项研究称得上是继科学家成功诱导出人类多能干细胞后,再生医学领域又一重大突破。多能干细胞(PluripotentStemCells)是一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞。具有分化出多种细胞组织的潜能,不过失去了发育成完整个体的能力,发育潜能有一定限制。而与人类多能干细胞相比,全能干细胞具有无限分化潜能,能够分化发育成各种组织器官,应用前景更广。在通常情况下,那些需要器官移植的人唯一的途径是找到匹配的器官供者。该过程并非万无一失。如果供者的血清型与受者的血清型差别太大,器官移植就会失败。另一种旨在通过基因编辑使用于移植的动物器官适应人类的方法也处于起步阶段。官方通稿指出,这项研究一定程度上扩大了对早期人类胚胎发育的理解,有望让个体化器官再生成为现实。由于这次得到的全能细胞更接近受精卵的原始状态,因此具有更高的全能性。若用于再生医学,培养出来的器官会越接近真实器官的状态,更有利于器官移植和替换。这一成就还为早期胚胎发育的基础研究提供了一种新的体外研究系统,有助于我们了解早期胚胎发育和疾病发生之间的关系,以及研究和治疗出生缺陷和各种发育疾病。

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