幹細胞領域再突破!Nature重磅:中(zhōng)國科學家誘導出人類“最年輕”全能幹細胞

發布日期:2022-04-02 14:16:07

幹細胞技術是21世紀最大(dà)的科學突破之一(yī)。英國科學家約翰•格登和日本科學家山中(zhōng)伸彌因發現成熟的細胞可以重新編程成爲多能幹細胞獲得了2012年的諾貝爾生(shēng)理學或醫學獎。近年來,人類在幹細胞的基礎研究和臨床試驗中(zhōng)不斷獲得突破。


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Nature重磅:中(zhōng)國科學家誘導出人類全能幹細胞


2022年3月22日,中(zhōng)國科學院等研究團隊在國際頂級學術期刊《Nature》雜(zá)志(zhì)發表了一(yī)項題爲“Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage”的幹細胞領域重要突破成果。研究團隊通過體(tǐ)細胞誘導培養出了類似受精卵發育3天狀态的人類全能幹細胞,這是目前全球在體(tǐ)外(wài)培養的“最年輕”的人類細胞,它具有發育成所有組織與器官的潛力。


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該項成果将助力實現未來人體(tǐ)器官的體(tǐ)外(wài)再生(shēng),對解決器官短缺,異體(tǐ)和異種移植排斥反應等問題,有着重大(dà)的意義。


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日本科學家山中(zhōng)伸彌因爲成功将已經成熟的體(tǐ)細胞誘導成爲囊胚階段的多能幹細胞而獲2012年的諾貝爾生(shēng)理學或醫學獎。人類囊胚期的細胞是受精卵發育5-6天的狀态,其進一(yī)步發育的能力比較受限。


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而本研究将該領域往前推進了一(yī)大(dà)步,研究者們開(kāi)發了一(yī)種非轉基因、快速且可控的“雞尾酒”細胞重編程方法,能夠将人的多能幹細胞轉化爲全能性的8細胞期胚胎樣細胞,即相當于受精卵發育3天狀态的全能幹細胞。


在受精卵發育早期,每天都發生(shēng)着巨大(dà)變化,正是這2-3天,使科學家第一(yī)次通過體(tǐ)外(wài)誘導得到了人類8細胞期胚胎樣全能幹細胞。這是迄今爲止在體(tǐ)外(wài)誘導獲得的“最年輕”的人類細胞,具備非常強的發育潛力。這項研究也将有助于幫助解開(kāi)人類胚胎早期發育的密鑰。


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人類胚胎發育及組織形成中(zhōng)細胞潛能變化圖 

圖解:受精卵(1)→二細胞卵裂球(2)→桑椹胚(3),都屬于全能幹細胞。囊胚期的内細胞團(4),屬于多能幹細胞。三胚層期的細胞(5)屬于專能幹細胞。心髒或骨骼裏的幹細胞(6)屬于專能或單能幹細胞。


“這些全能性的8細胞期胚胎樣細胞重建了受精卵僅分(fēn)裂3次後的胚胎狀态,相比過去(qù)的多能幹細胞,這種細胞可以分(fēn)化爲胎盤組織,并可能發育爲更成熟的各類身體(tǐ)組織爲全世界數百萬需要進行器官移植的患者帶來了福音。”論文的通訊作者,中(zhōng)國科學院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。


這是研究人員(yuán)首次在真正意義上将人多能幹細胞“轉化”爲全能性的胚胎細胞,使得人們可以将“成年版本的細胞,逆向轉化爲具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細胞。同時,由于這次得到的全能細胞更接近早期胚胎的原始狀态,若将其用于再生(shēng)醫學,培育得到的器官也将更接近于真實器官的狀态,更有利于移植。


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幹細胞技術人造器官,前景廣闊


随着年齡的增長,人體(tǐ)内各種内髒器官都會發生(shēng)功能的喪失和退化。衰老的器官無法替換,隻能漸漸失去(qù)功能。而幹細胞技術的發展,爲人類生(shēng)産充足的新生(shēng)器官提供了可能性。


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在臨床上,人們可以誘導幹細胞,形成有特定功能的細胞。平面的器官比較容易培養。例如燒傷患者需要植皮,可以用自己的幹細胞培養出一(yī)片皮膚,修複患處。


然而,對于立體(tǐ)的器官,則需要讓幹細胞按照一(yī)定的框架結構生(shēng)長。國際上目前認爲可行的途徑有兩條:通過生(shēng)物(wù)反應器進行器官組織的體(tǐ)外(wài)培養,以及通過3D生(shēng)物(wù)打印來制造功能器官及組織。


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2020年6月,美國哈佛大(dà)學等機構的研究人員(yuán)在《自然》上發表文章 ,介紹了在人造皮膚領域的新成果,通過人類多能幹細胞,科學家培養了可以長出毛發的皮膚類器官,并成功在老鼠身上長出新的毛發。這是首個擁有着幾乎完整功能的皮膚類器官的成功研究。


美國辛辛那提兒童醫院的韋爾斯實驗室就緻力于用多能幹細胞培養迷你胃。如今,實驗取得了飛躍,不僅能培育胃窦細胞,連胃底細胞也已不在話(huà)下(xià)。


迄今爲止,科學家已經能夠生(shēng)産出類似于大(dà)腦、腎髒、舌、肺、腸道、胃和肝髒等類器官。


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在未來世界,人體(tǐ)器官是否會像工(gōng)業零件一(yī)樣,可以通過流水線生(shēng)産?身體(tǐ)什麽地方出現了問題,是否可以直接換個新的?這并非不可能。


現在幹細胞應用人造器官的研究發展很快,美國生(shēng)物(wù)學家、諾貝爾獎獲得者吉爾伯特認爲,在50年内,人類将能夠培育出人體(tǐ)的所有器官。


在利用幹細胞培養出具有實際臨床應用價值的人體(tǐ)器官前,利用幹細胞修複人體(tǐ)的傷病,已經成爲潛力無限的研究方向。随着技術的進步,相信幹細胞在未來會有更多的應用場景。


内容來源:中(zhōng)國科技網


本文内容審核專家

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