部位选择性多能干细胞:打开人造器官之门?

2015/5/11 16:16:50 本站原创 佚名 【字体:

Juan Carlos Izpisua Belmonte是加利福尼亚La Jolla的索尔克生物研究所的发育生物学家,最近他偶然发现了多种以前未知的人类多能干细胞,当将人类多能干细胞注入小鼠胚胎时这种干细胞可以产生任何类型的组织。

虽然科学家们以前知道多能性干细胞的另外两种类型,但大量扩增或诱导他们成长为成人的特定类型细胞被证明是很困难的。Izpisua Belmonte和他的同事报告一种类型的多能干细胞,它们比较容易在体外培养并且当注入到正确的位置时比较容易植入到胚胎。他们称之为部位选择性多能干细胞(region-selective pluripotent stem cells rsPSCs)。

由于该部位选择性多能干细胞比其他的多能干细胞生长更迅速和更稳定,他们对开发新的治疗方法可能更有用。

Izpisua Belmonte和同事试图在体外移植已知类型的人类多能干细胞到小鼠胚胎。他们在含有生长因子和化学物质的不同组合培养液中培养这些细胞。其中一个混合培养液对细胞的生长和增殖更有效。这种培养液中培养的细胞与其他多能干细胞的代谢和基因表达模式不同,但最后细胞没有能够植入到小鼠胚胎。

为了查明可能阻碍植入的因素,研究者将人类细胞注入到一只7.5天大小鼠胚胎的三个不同区域。36个小时后,仅移植到尾巴或胚胎后部的细胞整合到胚胎中,分化成正确的细胞层,形成嵌合胚胎-----一种DNA来源不同的有机体。因为这些细胞似乎倾向于在胚胎的部分组织中生长,研究人员称他们为部位选择性多能干细胞。

在早期研究中Izpisua Belmonte怀疑胚胎含有多能干细胞,包括部位选择性多能干细胞。部位选择性多能干细胞是否能在胚胎指定部位分化成头或尾巴目前尚不清楚。为了识别各种类型的多能细胞,可以让研究人员通过将干细胞移植到动物的胚胎研究人类胚胎发育的早期阶段,

Izpisua Belmonte和他的同事们发现,他们可以很容易地使用DNA切割酶编辑部位选择性干细胞的基因组,这对于在体外生长的多能干细胞通常是很难做到的。

基因编辑可以帮助科学家优化人体细胞在另一物种体内生长的能力,允许转基因嵌合体的创建。特萨表示,利用人类多能干细胞的想法,创造有人类器官的动物不是不现实的,如部位选择性干细胞,但他预计这将是非常困难的。例如,发育的动物免疫系统是否会识别人体器官作为动物的一部分还是未知的,可能会攻击它。驱动器官形成的信号分子在动物和人之间可能不同,以及人体器官与动物器官的发育速度可能不同。

Izpisua Belmonte承认这些问题,此外创造可行的人与动物杂交可能出现伦理道德问题。虽然他说他的实验室已经开始将不同类型的干细胞植入到猪胚胎,但目前的技术只是整个计划的第一步。

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