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干细胞研究

领导形象由胡志星提供

在实验室里,科学家们可以轻而易举地将干细胞培育成成熟的人类细胞,但培养足够数量的细胞使其发挥作用,已被证明是干细胞研究进展的主要障碍。

科学家们可以在培养皿中培养这些细胞,但这些实验室制造的细胞的行为往往不同于在活体中培养的细胞,这使得它们在研究中不那么有用。

一种解决办法是将人类干细胞植入动物胚胎中,比如实验室小鼠,然后让发育中的动物在胚胎中培养人类细胞。但事实证明,这一过程既困难又不可靠,令人沮丧。

现在,科学家们已经找到了一种方法,可以在小鼠胚胎中培养数百万个成熟的人类细胞,这一进展可能会导致新的干细胞治疗用于治疗无数疾病,甚至可能用于人类的替代器官。

干细胞研究进展

你体内的每个细胞一开始都是a干细胞在你的胚胎中,它最终进化成组成你的器官并控制你所有生物功能的大约200种特化细胞。

所有的干细胞都具有一种被称为“多能性”的能力,这意味着它们可以长成许多不同类型的细胞,如肌肉、骨骼或脑细胞。

这可能导致无数疾病的新的干细胞治疗方法——甚至可能为人类提供替代器官。

然而,多能性存在于a光谱“naïve”是干细胞的一端,“primed”是另一端。已经启动的干细胞已经朝着成为特定类型的细胞的方向发展,因此它们在成长为哪种细胞方面的选择更少。Naïve干细胞的发育程度要低得多,因此可以长成任何一种人类细胞或组织。

研究人员可以将从人类胚胎中提取的干细胞注入小鼠胚胎中,然后等待胚胎生长。

不幸的是,当人类胚胎干细胞被获取时,它们已经处于初始状态,而小鼠的胚胎干细胞则处于naïve状态。这种不匹配——人类细胞已经准备好成为特定的器官和组织,而小鼠细胞完全未分化,随时可以分裂成任何东西——使得在小鼠胚胎中成熟人类干细胞变得困难。

“当被激发的人类细胞被放入老鼠的囊胚(一个3天大的胚胎)时,它们无法发育,”研究员冯健在一份研究报告中说新闻发布会上。“我们想看看人类的原始细胞是否有可能回到naïve状态,就像老鼠胚泡中的多能干细胞一样。”

通过他们的干细胞研究,科学家们发现在被启动的人类干细胞中抑制一种特定的酶(mTOR) 3个小时可以达到目的,触发“一系列事件,重新连接基因表达和细胞代谢,使被启动的细胞变成naïve,”冯说。

一旦他们获得了naïve人类干细胞,科学家们就把10到12个人类干细胞注射到多个老鼠胚泡中。17天后,实验结束时,数百万成熟的人类细胞在小鼠胚胎中生长。

胚胎中多达4%的细胞是人类细胞,科学家们在整个胚胎中都发现了人类细胞——它们存在于发育中的肝脏、心脏、视网膜以及红细胞中。

他们发表了他们的研究在《科学的进步5月13日。

使用人类细胞

在这项研究之前,在小鼠胚胎中培养成熟人类细胞的努力只产生了少量的未成熟细胞。

既然这些科学家已经证明了在动物模型中培养大量成熟的人类细胞是可能的,下一步就是寻找未来干细胞研究利用这种能力的所有方法。

研究人员可以用它来研究人类的发展。另一些可能会培养大量特定类型的细胞来研究人类疾病或测试新的治疗方法。

最终,研究人员甚至可能使用这种新方法来培育足够的幼苗人类细胞或支持移植到人体的组织。科学家们在他们的研究中写道,有一天我们甚至可以在动物身上培育出完整的人体器官。

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