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Nature、Science、Cell連發(fā)重大成果
2015-5-9 閱讀(229)
來自Salk研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一類新型的多能干細(xì)胞（能夠發(fā)育成為所有的組織類型），它們的特性與在發(fā)育胚胎中的位置密切相關(guān)。與科學(xué)研究中傳統(tǒng)采用的干細(xì)胞相比，這些細(xì)胞呈現(xiàn)出時間相關(guān)的發(fā)育階段。他們的研究論文發(fā)表在5月6日的《自然》（Nature）雜志上。
論文的資深作者是Salk生物研究所資深教授Juan Carlos Izpisua Belmonte。Belmonte教授主要從事干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究，利用多種模式生物和人多能干細(xì)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(xì)胞重編程、去分化和轉(zhuǎn)分化等手段獲得功能性細(xì)胞的技術(shù)突破。在Cell，Nature，Cell Stem Cell等雜志上發(fā)表學(xué)術(shù)論文三百余篇，擔(dān)任多個學(xué)術(shù)期刊編委，榮獲Roger Guillemin Nobel Endowed Chair，Doctor Benepres Honor Prize等各種獎項(xiàng)。
近一月來，Izpisua Belmonte研究小組接連在Cell、Science雜志上發(fā)表了兩項(xiàng)重要的研究成果。在4月23日Cell雜志上的一項(xiàng)研究中，Izpisua Belmonte報告稱成功嘗試使用基因編輯技術(shù)阻止了與多種人類線粒體疾病相關(guān)的突變線粒體DNA從小鼠母親處傳遞給后代。這對于防止致病突變傳遞至后代有可能具有廣泛的臨床意義（延伸閱讀：干細(xì)胞專家Cell發(fā)表基因組編輯重大成果 ）。
在4月30日的Science雜志上，Izpisua Belmonte研究小組與中科院和北京大學(xué)的科學(xué)家們合作，發(fā)現(xiàn)了Werner綜合征的一些潛在遺傳突變，由此將衰老過程與緊密包裝的細(xì)胞異染色質(zhì)解體到了一起，這有可能促成一些方法預(yù)防及治療如癌癥、糖尿病和阿爾茨海默氏癥等年齡相關(guān)的疾?。ㄑ由扉喿x：中科院、北大Science文章：人類衰老的重要推手 ）。
在這篇的Nature論文中，科學(xué)家們報道稱利用這些新型干細(xì)胞開發(fā)出了*種可靠的方法，將人類干細(xì)胞整合到了實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中不能生長發(fā)育的胚胎內(nèi)，以這種方式人類細(xì)胞開始分化成為早期的組織。
Izpisua Belmonte說：“我們發(fā)現(xiàn)的這些區(qū)域特異性的細(xì)胞為在實(shí)驗(yàn)室中研究發(fā)育、進(jìn)化和疾病提供了巨大的優(yōu)勢，并有可能為生成新的療法提供一些途徑。"
研究人員將這類新細(xì)胞命名為“區(qū)域選擇性多能干細(xì)胞"（ region-selective pluripotent stem cells，rsPSCs）。相比于傳統(tǒng)的人類多能干細(xì)胞，這些rsPSCs在實(shí)驗(yàn)室中更易于培育，為大規(guī)模生產(chǎn)和基因編輯——細(xì)胞替代療法兩種希望得到的性能提供了優(yōu)勢。
為了生成這些細(xì)胞，Salk研究所的科學(xué)家們開發(fā)出了一種化學(xué)信號組合，來引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中的人類干細(xì)胞變得在空間上定向。
隨后他們將這些空間定向人類干細(xì)胞（人類rsPSCs）插入到部分切除小鼠胚胎的特異區(qū)域中，然后將它們放置在培養(yǎng)皿內(nèi)培育36小時。此外，他們還插入了采用傳統(tǒng)方法培養(yǎng)的人類干細(xì)胞，因此他們可以比較當(dāng)前的技術(shù)與他們的新技術(shù)。
當(dāng)通過傳統(tǒng)方法衍生的人類干細(xì)胞無法整合到改造胚胎中去時，這些人類rsPSCs開始發(fā)育成為早期的組織，在早期胚胎這一區(qū)域中的這些細(xì)胞經(jīng)歷了可產(chǎn)生機(jī)體所有的細(xì)胞、組織和器官的動態(tài)變化。事實(shí)上這些人類rsPSCs啟動了分化為早期胚胎中三大主要細(xì)胞胚層——外胚層、中胚層和內(nèi)胚層的過程。Salk研究所的研究人員阻止了這些細(xì)胞進(jìn)一步分化，但就理論上而言，每個胚層都有能力生成特定的組織和器官。
與Salk研究所的Joseph Ecker和Alan Saghaian教授實(shí)驗(yàn)室合作，Izpisua Belmonte研究小組對新細(xì)胞進(jìn)行了廣泛的特征鑒定，發(fā)現(xiàn)這些rsPSCs顯示出不同的分子和代謝特點(diǎn)，以及一些新的表觀遺傳標(biāo)記。
新論文的*作者、Izpisua Belmonte 實(shí)驗(yàn)室博士后研究人員Jun Wu 說：“就實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)干細(xì)胞來說，這些干細(xì)胞的區(qū)域選擇性狀態(tài)是一種全新的狀態(tài)，并且提供了一些重要的見解：人類干細(xì)胞有可能是如何分化為可以生成廣泛的組織和器官的衍生物的。我們不僅需要考慮時間，還要考慮這些干細(xì)胞的空間特征。了解干細(xì)胞兩個方面的特性對于生成適用于再生醫(yī)學(xué)的功能性和成熟細(xì)胞類型至關(guān)重要。"
