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干细胞领域再突破!中国科学家诱导出人类全能干细胞

发表时间:2022-03-23 21:38作者:杭吉干细胞科技

干细胞技术是21世纪最大的科学突破之一。英国科学家约翰•格登和日本科学家山中伸弥因发现成熟的细胞可以重新编程成为多能干细胞获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。近年来,人类在干细胞的基础研究和临床试验中不断获得突破。


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2022年3月22日,中国科学院等研究团队在国际顶级学术期刊《Nature》杂志发表了一项题为“Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage”的干细胞领域重要突破成果。研究团队通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞,这是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞,它具有发育成所有组织与器官的潜力。


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该项成果将助力实现未来人体器官的体外再生,对解决器官短缺,异体和异种移植排斥反应等问题,有着重大的意义。


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01.

Nature重磅:中国科学家诱导出人类全能干细胞


日本科学家山中伸弥因为成功将已经成熟的体细胞诱导成为囊胚阶段的多能干细胞而获2012年的诺贝尔生理学或医学奖。人类囊胚期的细胞是受精卵发育5-6天的状态,其进一步发育的能力比较受限。

而本研究将该领域往前推进了一大步,研究者们开发了一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法,能够将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞,即相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞。


在受精卵发育早期,每天都发生着巨大变化,正是这2-3天,使科学家第一次通过体外诱导得到了人类8细胞期胚胎样全能干细胞。这是迄今为止在体外诱导获得的“最年轻”的人类细胞,具备非常强的发育潜力。这项研究也将有助于帮助解开人类胚胎早期发育的密钥。


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人类胚胎发育及组织形成中细胞潜能变化图

图解:受精卵(1)→二细胞卵裂球(2)→桑椹胚(3),都属于全能干细胞。囊胚期的内细胞团(4),属于多能干细胞。三胚层期的细胞(5)属于专能干细胞。心脏或骨骼里的干细胞(6)属于专能或单能干细胞。


“这些全能性的8细胞期胚胎样细胞重建了受精卵仅分裂3次后的胚胎状态,相比过去的多能干细胞,这种细胞可以分化为胎盘组织,并可能发育为更成熟的各类身体组织为全世界数百万需要进行器官移植的患者带来了福音。”论文的通讯作者,中国科学院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。


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,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。


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02.

干细胞移植技术人造器官,前景广阔


随着年龄的增长,人体内各种内脏器官都会发生功能的丧失和退化。衰老的器官无法替换,只能渐渐失去功能。而干细胞技术的发展,为人类生产充足的新生器官提供了可能性。


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在临床上,人们可以诱导干细胞,形成有特定功能的细胞。平面的器官比较容易培养。例如烧伤患者需要植皮,可以用自己的干细胞培养出一片皮肤,修复患处。


然而,对于立体的器官,则需要让干细胞按照一定的框架结构生长。国际上目前认为可行的途径有两条:通过生物反应器进行器官组织的体外培养,以及通过3D生物打印来制造功能器官及组织。


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2020年6月,美国哈佛大学等机构的研究人员在《自然》上发表文章 ,介绍了在人造皮肤领域的新成果,通过人类多能干细胞,科学家培养了可以长出毛发的皮肤类器官,并成功在老鼠身上长出新的毛发。这是首个拥有着几乎完整功能的皮肤类器官的成功研究。


美国辛辛那提儿童医院的韦尔斯实验室就致力于用多能干细胞培养迷你胃。如今,实验取得了飞跃,不仅能培育胃窦细胞,连胃底细胞也已不在话下。


迄今为止,科学家已经能够生产出类似于大脑、肾脏、舌、肺、肠道、胃和肝脏等类器官。


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在未来世界,人体器官是否会像工业零件一样,可以通过流水线生产?身体什么地方出现了问题,是否可以直接换个新的?这并非不可能。


现在干细胞应用人造器官的研究发展很快,美国生物学家、诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为,在50年内,人类将能够培育出人体的所有器官。


在利用干细胞培养出具有实际临床应用价值的人体器官前,利用干细胞修复人体的伤病,已经成为潜力无限的研究方向。随着技术的进步,相信干细胞在未来会有更多的应用场景。



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