干細胞突破性成果：新型人類干細胞

日期：2012-04-09 08:26:55

近日來自美國費城兒童醫院的研究人員構建出了一種新型人類干細胞，并證實這種細胞具有分化形成多種特化細胞（specialized cell）的能力。研究人員將這種新型人類干細胞命名為內胚層祖（EP）細胞。相比于胚胎干細胞(ESCs)和誘導多能干細胞(iPSCs)，EP細胞顯示出兩個重要的優勢：當移植到動物體內時不會形成腫瘤，并且能在實驗室形成功能性的胰腺β細胞。這一研究成果發布在4月6日的《細胞干細胞》（Cell stem cell）雜志上。

該研究的負責人、費城兒童醫院細胞與分子治療中心干細胞生物學家Paul J. Gadue 博士說“我們的細胞系為構建大量人類疾病發生模型提供了一個強有力的新工具。此外，由EP細胞生成的胰腺β細胞相比于其他干細胞群衍生的β細胞在實驗室顯示更好的功能能力。”

除了生成胰腺β細胞，研究人員還引導EP細胞生成了肝細胞以及腸細胞，這兩種細胞正常情況下都是在人類發育早期由內胚層組織層發育形成。

這種新型的EP細胞實際上是研究人員操作兩種人類細胞ESCs和iPSCs而獲得的。由于這兩種干細胞群均能大量增殖，且具有生成所有類型組織的潛力，因而為科學家們精細調控細胞發育用于基礎生物學研究以及未來的細胞治療帶來了巨大的希望。

科研人員通常是從生育治療剩余的捐贈用于研究的人類胚胎處獲得ESCs的，而iPSCs主要是通過對人類體細胞例如皮膚細胞或血細胞進行遺傳工程操作獲得。研究人員早已掌握了如何重編程體細胞生成多能干細胞。與ESCs一樣，iPSCs也能分化形成許多其他類型的人類細胞。然而在動物研究中，當將這些未分化的ESCs 或iPSCs植入到動物體內時，它們會形成畸胎瘤（包含大量不同細胞類型的腫瘤）。因此所有由ESCs 或iPSCs生成的細胞類型都必須嚴格純化排除具有腫瘤形成潛力的未分化細胞，這一點至關重要。

在當前的研究中，研究人員利用稱之為細胞因子的信號分子引導ESCs 和iPSCs生成了EP細胞。這種EP細胞注定形成的是人類發育早期三個組織層中的內胚層。在實驗室條件下EP細胞顯示出幾乎無限的生長潛能。

無論是在細胞培養物中，還是移植到動物體內，研究小組證實EP細胞都能分化形成多種細胞類型，包括存在于肝臟、胰腺和小腸中的典型細胞。重要的是，在移植研究中研究人員證實未分化的EP細胞不會形成畸胎瘤。

在細胞培養條件下，研究人員將EP細胞分化形成了胰腺β細胞，生成的細胞與胰腺中的β細胞非常相似。這些遺傳工程操作的β細胞通過了一項重要的測試：當用葡萄糖刺激時，他們能夠分泌胰島素。盡管這些細胞還只達到20%的正常功能，相比于由ESCs或 iPSCs衍生的胰腺β細胞僅能對葡萄糖產生微弱的應答甚至不應答，這些研究結果已是取得了重大飛躍。

Gadue強調這些有希望的早期結果還只是EP細胞研究的第一步。進一步的研究工作或將側重于將從遺傳性糖尿病或肝病患者處取得的細胞生成EP細胞系。這些EP細胞系可用于構建患者疾病發生發展的模型，并用于開發疾病的新治療方案。

盡管將這一技術運用到細胞治療離實際的臨床應用或許還有數年的距離，但EP細胞或為我們提供了一個開發組織替代治療的強有力的起點，例如提供β細胞治療糖尿病患者或肝細胞治療肝病患者。“盡管還需要開展大量的工作來確定EP細胞的特征，它們或為未來的糖尿病治療提供了一種安全的、豐富的潛在細胞資源，”Gadue說。