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研究人员开发出制造天然多功能干细胞的新技术

来源:北京家圆医院    作者:bjpfh2016    2016-4-13

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  剑桥大学的科学家们第一次证明有可能从人类胚胎提取天然多功能干细胞。这种干细胞是最灵活的干细胞类型,并可以发展成除胎盘以外的所有人体组织。除了作为再生医学所用干细胞的一个潜在来源以外,该技术还可以开辟治疗唐氏综合症等疾病的新途径。

  人类拥有从小鼠胚胎中得到天然干细胞的能力已经超过三十年历史,这归功于剑桥Martin Evans爵士和Matthew Kaufman教授所开发的技术,但本研究是第一次从人类胚胎提取天然干细胞。

  通常,再生医学或生物医学研究中所用的人类胚胎干细胞有两个来源:利用来自IVF疗程并被弃用的受精卵培养的胚胎干细胞,以及通过对表皮细胞重新编译而获得的诱导多功能干细胞。然而,在得到这两种干细胞时,其未来所能分化成的细胞类型就已经有所限制了。相反,在天然干细胞内并没有这些限制,这会使它更容易分化到所指定的细胞类型。

  最近以来,人类诱导多功能干细胞已通过重组获得了一些类似天然干细胞的功能,但科学界一直不清楚是否可以直接从人类胚胎中直接获得天然多功能干细胞。在受精后,卵细胞便开始分裂和复制。在受精第五天时,胚胎细胞群聚在一起,形成一个叫做“囊胚”的结构。这一过程发生在胚胎细胞植入子宫之前。囊胚由三种类型的细胞构成:可以发展成胎盘并允许胚胎附着到子宫的细胞;为发育中的胎儿提供营养的“卵黄囊”细胞;以及由天然干细胞组成的、会发展成未来身体结构的“外胚层”细胞。


  根据近日发表在<<干细胞报告>>杂志上的一项研究,来自剑桥干细胞研究所的科学家们设法在受精第六天左右从囊胚中提取细胞,并将它们在培养基中独立培养。通过将细胞分离,研究人员使这些细胞之间停止了相互干预,从而防止他们被某种信号引导至一条特定的发育途径。“尽管我们已经掌握了相关技术并在小鼠体内做了三十年的研究,但直到最近还没有人能够分离这些天然干细胞,这甚至让一些人对于我们最终能从人体提取类似的干细胞表示怀疑”,这项研究的第一作者Ge Guo解释:“但我们设法提取这些细胞并让它们在培养基中独自生长。天然干细胞有许多潜在的应用价值,包括再生医学以及模拟人类疾病模型等。”

  原则上天然多功能干细胞对于其可以发育成的人体组织并没有任何限制,这意味着在再生医学治疗中这些干细胞可以被用来治疗被严重破坏的器官及人体组织,特别是诸如心、脑、胰等再生能力较差的器官。这项研究的共同通讯作者Jenny Nichols博士认为,这一新技术最令人兴奋的应用之一便是研究染色体异常所导致的疾病。一般来说,体细胞包含23对相同的染色体(22对常规染色体和一对性染色体),但有些孩子出生时便有多余的染色体数目,这可能会导致一些问题。例如,患有唐氏综合征的儿童在出生时便携带有三个21号染色体。“即使在许多表现正常的早期胚胎中,我们也能发现其内部有一些染色体数量异常的细胞”,Jenny Nichols博士解释说,“因为我们现在可以单独分离这些细胞并培养它们,因此我们可以培育出“健康”和“受影响”的两种细胞株。这将使我们能够研究对比符合这两种模型的人体组织,其中一种是“健康”组织,另一种则除了多余的染色体以外与健康组织在遗传特征上是相同的。这类研究有可能会为诸如唐氏综合症等疾病的治疗提供新的思路。


 

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