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2022/07/05 | |||||
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清华药学院丁胜团队发布突破性研究成果:定向诱导并培养出小鼠全能干细胞 |
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研究证明非生殖细胞或可产生生命
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该成果被国际顶级学术期刊《自然》于北京时间6月21日在线发表,该研究也标志着“全新的生命创造研究领域开启”。 什么是 全能干细胞? 要理解这项研究的突破之处在哪,需要先了解一下干细胞。 全能干细胞如受精卵和未分化的胚胎,可以被视作生命的起点,拥有无限分化潜能,可分化成所有的组织和器官。 而全能干细胞一旦继续分化,就会失去一部分潜能变成多能干细胞,无法再发育成完整个体。 多能干细胞再分化下去可成为专能干细胞,直到分化成各类组织和器官细胞,失去继续分化的能力。 2006年,日本学者山中伸弥把小鼠皮肤细胞逆转成多能干细胞,并因此获得2012年的诺贝尔奖。 这项成果属于从0到1的突破,但还存在两个问题,限制了研究向应用的转化。一个是多能干细胞仅具备部分潜能,无法像全能干细胞一样发育成完整的生物个体。另一个是早期使用基因重编程技术,是通过病毒载体把4种转录因子转入小鼠细胞中。不过后来很快发现,病毒载体会将外源性基因整合到宿主基因组里,带来很高的致癌风险。 山中伸弥之后,安全性更高的化学重编程技术被认为更具有临床应用价值。 清华团队这次研究,便是首次通过化学重编程,用小分子药物组合诱导生成了全能干细胞。 从数千种化学药物中 筛选三种合成“神奇药水” 开展这项研究的是清华大学药学院丁胜教授及其团队。“通常除全能干细胞,没有任何其他干细胞有可能独立形成生命。为了更好地研究和控制全能干细胞,我们建立了一个能够诱导并维持这些细胞的系统,并采用严格的标准来确认全能干细胞身份。”丁胜介绍。 历时6年,丁胜带领团队从数千种化学药物中筛选出三种小分子试剂:TTNPB、1-Azakenpaullone和WS6,可以将小鼠多能干细胞诱导成具有全能特性的细胞。研究团队按其首字母将这三种药物合成的“神奇药水”命名为“TAW鸡尾酒”。 “TAW中的每个字母代表一个已知的可调节特定细胞命运的分子,但直至这项研究才发现它们诱导全能干细胞的联合作用。”丁胜说。 团队对经TAW诱导后的细胞分别在转录组、表观组和代谢组水平上做了严格测试,证实其与小鼠2细胞胚胎阶段的细胞相似。其中数百个在全能干细胞中常见的基因被开启,同时多能干细胞相关的基因在TAW诱导的细胞中处于沉默状态。 在将TAW诱导的细胞注射到小鼠早期胚胎的实验中,也验证了其在体内分化成胚内和胚外谱系,具备发育成胎儿和卵黄囊、胎盘的潜力。 与之相比,此前研究中的多能干细胞只能发育成胎儿。 此外,TAW诱导的细胞在实验室环境中可以保持全能性,实现体外自我复制,使更多关于生命起源的科学研究成为可能。“特定的细胞必须在特定的时间和位置出现,生命才会形成,”丁胜表示,“没有合适的工具就无法深入研究这一问题。从这个角度来说,这一研究发现迈出了探索生命起源的重要一步,为该领域后续的研究奠定了坚实的基础并开拓了巨大的机遇。” 干细胞领域成果集中爆发 近年来,干细胞领域的研究可谓方兴未艾。 去年9月,日本东京大学的研究员用小鼠的多能干细胞,在体外重组成雄性生殖细胞。随后,研究人员用生成的精子对雌鼠授精成功,并诞生了健康、有生育能力的后代。 今年3月,中国科学院和深圳华大生命科学研究院使用基因方法诱导出“最年轻”的人类全能干细胞。为何说最年轻?因为该研究团队用培养基生成的人8细胞期胚胎样细胞(8CLC),相当于受精卵分裂至约第3天的状态；而之前获得诺奖的山中伸弥,诱导培养出的多能干细胞,相当于受精卵发育5至6天的状态。此外,2013年北大邓宏魁教授团队使用化学重编程方法,对人类的体细胞重新编程,转化为多能干细胞。 据《成都商报》《新京报》
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