用動物培養(yǎng)人體器官有突破進展
用動物培養(yǎng)人體器官有突破進展
美國著名干細胞科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種新型多能干細胞，這種細胞具有重要應(yīng)用價值，例如可以作為人類胚胎發(fā)育研究的模型，可以用大型動物培養(yǎng)人類器官，用這種動物體內(nèi)的人體器官開展各種疾病研究。
美國加州Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte，Izpisua Belmonte教授是干細胞和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的超級大牛，他的實驗室利用多種模式生物和人多能干細胞等工具探索心臟和血管等系統(tǒng)的發(fā)育與再生，以及通過體細胞重編程、去分化和轉(zhuǎn)分化等手段獲得功能性細胞的技術(shù)突破。在CNS等雜志上發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，擔(dān)任多個學(xué)術(shù)期刊編委，榮獲多種重要獎項。牛人就是牛人，上周剛和中國科學(xué)院生物物理所劉光慧教授合作關(guān)于異染色質(zhì)和衰老關(guān)系的研究發(fā)表在《科學(xué)》上，這周就在《自然》發(fā)表這樣具有革命性意義的文章。
多能干細胞的概念并不新穎，如胚胎多能干細胞和誘導(dǎo)多能干細胞，但這些多能干細胞都存在兩大缺點，一是不容易大量擴增，二是難以定向誘導(dǎo)。Izpisua Belmonte最近偶然發(fā)現(xiàn)一種多能干細胞竟然能同時解決這兩個問題，一是容易體外擴增，二是通過注射到胚胎后能定向分化。因為這種細胞只能在特定胚胎部位存活，他們稱這種細胞為區(qū)域選擇多能干細胞(rsPSCs)。這種干細胞能分化成任何組織細胞，已經(jīng)嘗試將這種細胞移植到小鼠胚胎。
克利夫蘭凱斯西儲大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Paul Tesar說，這種干細胞rsPSCs的特點是，生長速度快和穩(wěn)定性好。這是作為治療用干細胞最突出的優(yōu)點。
Izpisua Belmonte等本來嘗試將人類誘導(dǎo)干細胞移植到體外小鼠胚胎，他們用包含多種生長因子和化合物的培養(yǎng)基培養(yǎng)這些細胞時，意外發(fā)現(xiàn)其中一種組合讓細胞生長和分裂速度明顯加快，這種細胞在代謝模式和基因表達上都和其他多能干細胞有很大不同。
為分析這種組合產(chǎn)生這種效應(yīng)的原因，研究人員將這種人類細胞注射到7.5天齡小鼠胚胎，36小時后，只有胚胎尾部的細胞能成功存活，并能和小鼠細胞整合分化成正確的細胞層，形成人鼠嵌合體胚胎，因為這些細胞只在特定區(qū)域存活，所以科學(xué)家將這類細胞命名為區(qū)域選擇多能干細胞。
Izpisua Belmonte懷疑早期階段的胚胎內(nèi)包含多種類型多能干細胞，其中包括區(qū)域選擇rsPSCs細胞。尚不清楚這種rsPSCs細胞本身是否在決定胚胎分化方向中發(fā)揮部分作用。確定多能干細胞的亞類型，能讓科學(xué)家通過動物胚胎移植研究早期人類胚胎的發(fā)育細節(jié)。
Izpisua Belmonte等發(fā)現(xiàn)，他們能很容易地使用DNA剪切酶編輯rsPSCs細胞的基因組，通常情況下體外多能干細胞很難進行這種操作。基因編輯能幫助科學(xué)家改良人類細胞，使這些細胞能在其他動物體內(nèi)存活，形成轉(zhuǎn)嵌合體。Tesar說，使用人類多能干細胞的思路，如利用這種rsPSCs在動物體內(nèi)培養(yǎng)出人類器官完全是可能的，但他認為最終實現(xiàn)目標(biāo)仍然面對許多困難。例如，是否動物免疫系統(tǒng)會不會對這種外來人類器官產(chǎn)生攻擊，驅(qū)動器官形成的信號分子在動物和人類也存在差別，人類器官的發(fā)育速度和動物器官也不一樣。
Izpisua Belmonte 對這些評價表示感謝，但他說制造生長人體器官的動物將面臨倫理學(xué)問題，盡管他說自己的實驗室已經(jīng)著手準(zhǔn)備給豬移植各種類型干細胞，目前只是萬里長征第一步。
轉(zhuǎn)自：生物谷