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Nature、Science、Cell連發(fā)重大成果
2015-5-9 閱讀(237)
來自Salk研究所的科學家們發(fā)現(xiàn)了一類新型的多能干細胞（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。與科學研究中傳統(tǒng)采用的干細胞相比，這些細胞呈現(xiàn)出時間相關的發(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教授主要從事干細胞和再生醫(yī)學領域的研究，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突破。在Cell，Nature，Cell Stem Cell等雜志上發(fā)表學術論文三百余篇，擔任多個學術期刊編委，榮獲Roger Guillemin Nobel Endowed Chair，Doctor Benepres Honor Prize等各種獎項。
近一月來，Izpisua Belmonte研究小組接連在Cell、Science雜志上發(fā)表了兩項重要的研究成果。在4月23日Cell雜志上的一項研究中，Izpisua Belmonte報告稱成功嘗試使用基因編輯技術阻止了與多種人類線粒體疾病相關的突變線粒體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的科學家們合作，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胞異染色質(zhì)解體到了一起，這有可能促成一些方法預防及治療如癌癥、糖尿病和阿爾茨海默氏癥等年齡相關的疾?。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，科學家們報道稱利用這些新型干細胞開發(fā)出了*種可靠的方法，將人類干細胞整合到了實驗室培養(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)域特異性的細胞為在實驗室中研究發(fā)育、進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胞命名為“區(qū)域選擇性多能干細胞"（ region-selective pluripotent stem cells，rsPSCs）。相比于傳統(tǒng)的人類多能干細胞，這些rsPSCs在實驗室中更易于培育，為大規(guī)模生產(chǎn)和基因編輯——細胞替代療法兩種希望得到的性能提供了優(yōu)勢。
為了生成這些細胞，Salk研究所的科學家們開發(fā)出了一種化學信號組合，來引導實驗室培養(yǎng)皿中的人類干細胞變得在空間上定向。
隨后他們將這些空間定向人類干細胞（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)的人類干細胞，因此他們可以比較當前的技術與他們的新技術。
當通過傳統(tǒng)方法衍生的人類干細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)域中的這些細胞經(jīng)歷了可產(chǎn)生機體所有的細胞、組織和器官的動態(tài)變化。事實上這些人類rsPSCs啟動了分化為早期胚胎中三大主要細胞胚層——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胞進一步分化，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教授實驗室合作，Izpisua Belmonte研究小組對新細胞進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，以及一些新的表觀遺傳標記。
新論文的*作者、Izpisua Belmonte 實驗室博士后研究人員Jun Wu 說：“就實驗室培養(yǎng)干細胞來說，這些干細胞的區(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，還要考慮這些干細胞的空間特征。了解干細胞兩個方面的特性對于生成適用于再生醫(yī)學的功能性和成熟細胞類型至關重要。"
