Nature重大突破：構建原始態iPS細胞

日期：2013-11-04 09:30:36

將人類胚胎干細胞投入醫學應用的障礙之一正是在于它們極其具有前景的一個特征：天生能夠快速分化為其他的細胞類型。直到現在，科學家們一直無法有效地將胚胎干細胞維持在它們的原始干細胞狀態。而一直被提出來替代胚胎干細胞的重編程成體細胞——誘導多能干細胞(iPS細胞)也具有相似的局限性。盡管這些iPS細胞能夠分化為許多不同的細胞類型，它們保留了“始發態”（priming）的標記——限定于一些特定的細胞譜系。

現在來自Weizmann科學研究所的一個研究小組，朝著除去這一障礙邁出了重大的一步：他們生成了被完全“復位”（reset）至可能最早期狀態的iPS細胞，并將它們維持在這一狀態。這一研究小組有可能為未來能夠培育出訂購移植器官鋪平了道路。這一重要的研究成果發表在10月30日的《自然》（Nature）雜志上。

自2006年科學家們首次構建出iPS細胞以來，它們被吹捧為倫理上和實踐中胚胎干細胞的一種理想替代物。將四種基因插入到諸如皮膚細胞這樣的成體細胞基因組中就可以生成iPS細胞。這一過程幾乎但非完全地將發育鐘逆轉回一種胚胎干細胞樣狀態。Weizmann科學研究所分子遺傳學系的Jacob Hanna博士和他的研究小組，認為插入基因不足以復位干細胞，還必須暫停細胞分化的驅動器。

在許多實驗室實驗中采用的小鼠胚胎細胞容易保持在它們的“原始”（naive）、未觸發狀態，它們沒有人類胚胎干細胞呈現的一些問題，這一事實表明研究人員的想法是有可能實現的。Hanna和他的研究小組認識到，如果他們能夠了解實驗室中小鼠胚胎干細胞抑制分化的機制，他們就可以將之應用于人類干細胞。通過實驗室實驗和遺傳分析，他們想出了一種處理方法抑制試驗皿中iPS細胞的分化遺傳信號通路。

接下來，他們將處理的iPS細胞注入到小鼠囊胚——只有少數細胞的早期胚胎中。如果研究小組的iPS細胞是真正原始態及有活力的，它們將會與小鼠細胞一起生長。將一種熒光標記添加到iPS細胞，使得研究人員能夠追蹤發育胚胎中的這些干細胞所發生的事件。10天后的熒光成像結果揭示，這些胚胎包含有小鼠和人類組織。

Hanna說：“這些細胞與分離出來的最早期人類胚胎干細胞相似。我們成功地在干細胞中凍結了實質上非常短暫的一個狀態，并生成了一個新的、原始的、多能狀態。”這些研究結果有可能在生物醫學研究，尤其是基因治療研究以及基因工程中發揮用武之地。Hanna和他的研究小組計劃繼續調查這些“人源化”小鼠胚胎，他們希望能找到一些引導人類組織發育為功能性器官的方法。