科研人員成功誘導出人類(lèi)多能干細胞 再生醫學(xué)再添新突破

近日，中國科學(xué)院和深圳華大生命科學(xué)研究院等多家機構的科研人員，通過(guò)體細胞誘導培養出了類(lèi)似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類(lèi)全能干細胞，這是目前全球在體外培養的“最年輕”的人類(lèi)細胞，是繼科學(xué)家成功誘導出人類(lèi)多能干細胞后，再生醫學(xué)領(lǐng)域的又一顛覆性突破。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間3月22日凌晨在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上發(fā)表。

研究者們開(kāi)發(fā)了一種非轉基因、快速且可控的“雞尾酒”細胞重編程方法，能夠將人的多能干細胞轉化為全能性的8細胞期胚胎樣細胞，即相當于受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的全能干細胞。該成果將助力實(shí)現未來(lái)人體器官的體外再生，對解決器官短缺、異體和異種移植排斥反應等問(wèn)題有著(zhù)重大意義。

2012年，諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎頒發(fā)給了成功將已經(jīng)成熟的體細胞誘導成為囊胚階段的多能干細胞的日本科學(xué)家山中伸彌 (Shinya Yamanaka)。人類(lèi)囊胚期的細胞是受精卵發(fā)育5-6天的狀態(tài)，其進(jìn)一步發(fā)育的能力比較受限。

而這個(gè)研究將該領(lǐng)域往前推進(jìn)了一大步，首次獲得了受精卵分裂僅3天的胚胎細胞。在受精卵發(fā)育早期，每天都發(fā)生著(zhù)巨大變化，正是這2-3天，使科學(xué)家第一次通過(guò)體外誘導得到了人類(lèi)8細胞期胚胎樣全能干細胞。這是迄今為止在體外誘導獲得的“最年輕”的人類(lèi)細胞，具備非常強的發(fā)育潛力。這項研究也將有助于解開(kāi)人類(lèi)胚胎早期發(fā)育的密鑰。

“這些全能性的8細胞期胚胎樣細胞重建了受精卵僅分裂3次后的胚胎狀態(tài)，相比過(guò)去的多能干細胞，這種細胞可以分化為胎盤(pán)組織，并可能發(fā)育為更成熟的各類(lèi)身體組織，為全世界數百萬(wàn)需要進(jìn)行器官移植的患者帶來(lái)了福音。”論文的通訊作者，中國科學(xué)院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。

“該進(jìn)展也是再生醫學(xué)和單細胞測序技術(shù)相結合的完美典范”，論文的另一位通訊作者、深圳華大生命科學(xué)研究院劉龍奇博士介紹說(shuō)，“通過(guò)大規模單細胞多組學(xué)圖譜的方法，對干細胞技術(shù)手段在體外或體內獲得的細胞或組織進(jìn)行高效鑒定和機制解析，將極大地加速再生醫學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。”

這是研究人員首次在真正意義上將人多能干細胞“轉化”為全能性的胚胎細胞，使得人們可以將“成年”版本的細胞，逆向轉化為具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細胞。并且，由于這次得到的全能細胞更接近早期胚胎的原始狀態(tài)，若將其用于再生醫學(xué)，培育得到的器官也將更接近于真實(shí)器官的狀態(tài)，更有利于移植。

這項研究的突破，得益于單細胞測序技術(shù)的進(jìn)步。在過(guò)去，研究人員可能得對成千上萬(wàn)個(gè)細胞進(jìn)行處理和培養，成功的概率只有不到百分之十。如今，基于華大自主開(kāi)發(fā)的單細胞建庫測序平臺(DNBelab C4)，結合華大智造的DNBSEQ測序技術(shù)，科學(xué)家可以以高靈敏度和準確性的方法進(jìn)行多維的單細胞分析，快速得到具有重要發(fā)育潛能的細胞，并研究這些細胞的發(fā)育去向。

此外，研究團隊還將誘導得到的全能干細胞分類(lèi)并注射到小鼠體內進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)育，然后使用華大的單細胞測序技術(shù)進(jìn)行大規模細胞圖譜分析。最終，研究人員確定了實(shí)驗得到的全能干細胞與人8細胞期胚胎細胞高度相似，證明了該細胞的全能性。這為未來(lái)使用患者本人細胞進(jìn)行器官培養，并用于自身器官移植和替換，提供了科學(xué)依據。

該研究由中國科學(xué)院和深圳華大生命科學(xué)研究院牽頭，由英國劍橋大學(xué)、吉林大學(xué)，以及孟加拉國拉杰沙希大學(xué)等多個(gè)研究團隊共同參與。本研究已通過(guò)倫理審查，嚴格遵循相應法規和倫理準則。(科技日報記者 劉傳書(shū))

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關(guān)鍵詞： 全球體外培養 人類(lèi)多能干細胞 人類(lèi)細胞 體外再生