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                    作者:陳彬 來源:中國科學報 發布時間:2022/6/23 10:09:42
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                    “神奇藥水”有望變體細胞為“全能干細胞”

                     

                    近日,清華大學藥學院教授丁勝及其團隊以哺乳動物小鼠為主要研究對象,經過6年多科研攻關,首次發現全能干細胞的體外定向誘導及其穩定培養的“神奇藥水”。憑借該項研究,未來科研人員有望憑借動物身上的血液、皮膚等任何一處體細胞,通過重新編程為多能干細胞,進而“用藥”后成為能夠獨立形成生命的全能干細胞。

                    該成果被國際頂級學術期刊《自然》于北京時間6月21日在線發表,該研究也標志著全新的生命創造研究領域開啟。

                    據介紹,從克隆技術到再生醫學,如何找到除自然胚胎孕育之外的其他途徑來創造或復原生命,一直是生命科學領域追求的一個目標。它吸引著代代科學家投入其中,相關的重大成果更是歷次獲得諾貝爾獎的青睞。

                    從“從培養箱里蹦出來一只小鼠”的科學暢想出發,丁勝團隊在研究中發現了一種全新的藥物組合,能夠特異地誘導出一類具備轉變為完整有機體潛能的全能干細胞。這一創新的替代路徑——從更成熟的細胞,而不是利用生殖細胞(精子和卵子)獲取生命最早的起始細胞具有廣泛的意義。這種以非自然方式創造生命起點的發現是生物學領域的一個“圣杯”。

                    同時,研究人員能夠在實驗室中保持誘導所產生細胞的全能性(胚內和胚外分化潛力),為后續研究提供一個穩定的系統來揭開生命創造的神秘面紗。研究人員指出,該系統非常重要,因為它將使許多關于生命起源的科學研究成為可能。例如,科學家可以使用這個系統深入理解和操控全能干細胞,以更好地理解生命開始時高度協調的過程。

                    “特定的細胞必須在特定的時間和位置出現,生命才會形成,”丁勝表示,“沒有合適的工具就無法深入研究這一問題。從這個角度來說,這一研究發現邁出了探索生命起源的重要一步,并為該領域后續的研究奠定了堅實的基礎并開拓了巨大的機遇。”

                    在自然界中,精子和卵子結合產生受精卵,受精卵會分裂形成新細胞,新細胞繼續分裂并逐漸特化,即產生組織器官的特異性和功能,這一過程不可逆轉。一旦單細胞胚胎分裂并達到二細胞胚胎階段,細胞將很快失去產生生命個體以及分化形成所有胚內和胚外細胞類型的能力。

                    “通常除全能干細胞,沒有任何其他干細胞有可能獨立形成生命。為了更好地研究和控制全能干細胞,我們建立了一個能夠誘導并維持這些細胞的系統,并采用嚴格的標準來確認全能干細胞身份。”丁勝解釋道。

                    研究中,丁勝帶領團隊選擇并篩選了數千個小分子組合。通過多輪分析,該團隊發現并最終確定了三種小分子的組合,可以將小鼠多能干細胞誘導成具有全能特性的細胞。

                    該研究團隊稱這種分子組合為TAW雞尾酒藥物組合。“TAW中的每個字母代表一個已知的可調節特定細胞命運的分子,但直至這項研究才發現它們誘導全能干細胞的聯合作用。”丁勝表示。

                    研究團隊詳細核實確認了TAW誘導后的細胞,包括它們的全能性和非多能性。這些細胞在所有的轉錄組、表觀組和代謝組水平上都通過了嚴格的分子測試標準。例如,研究團隊發現數百個關鍵基因在TAW細胞中被開啟。這些基因通常在全能干細胞中被發現,并被該領域的其他研究學者奉為確定全能性的標準。同時,與多能干細胞相關的基因在TAW細胞中處于沉默狀態。

                    為進一步證明TAW細胞具有真正的全能性,研究團隊在體外測試了它們的分化潛力,并將其注射到小鼠早期胚胎中以觀察其體內的分化潛力。研究發現,這些細胞不僅在培養皿中表現出具備真正的全能干細胞的特點,而且在體內還分化成胚內和胚外譜系。它們具備發育成胎兒和周圍卵黃囊和胎盤的潛力,這是普通全能干細胞的典型特征,而多能細胞只能發育成胎兒。

                    此外,研究人員在特殊培養條件下培養由TAW雞尾酒藥物組合誘導的全能干細胞時,新生細胞也顯示出類似的全能特性。這一觀察結果表明,TAW誘導的細胞在實驗室環境中可以保持全能性,從而建立一個穩定的系統。

                     
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