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Nature:一种新的多能干细胞(rsPSCs)

 

近日,发表在《自然》杂志上的一项研究中,来自Salk研究所的发育生物学家Juan Carlos Izpisua Belmonte和他的同事偶然发现了一种先前未知的多能干细胞,当将这种干细胞移植到小鼠胚胎中时,它可以发育成任何类型的组织。研究人员将这种新发现的多能干细胞命名为region-selective pluripotent stem cells (rsPSCs)。

 

在此之前,科学家们已经认识了其它两种类型的多能干细胞,但是让它们增殖到很大的数量或发育成特定类型的成体细胞有一定的困难。相比而言,rsPSCs更容易在体外生长,且活性稳定,有望帮助建立早期人类发展的模型,让人类器官在大型动物(猪、牛等)体内生长,最终达到研究或治疗的作用。

 

Izpisua Belmonte和他的同事试图在体外移植已知的人类多能干细胞到小鼠胚胎中。他们在包含不同生长因子和化学物质的培养基中培养这些细胞。结果发现,其中一种混合物能够让细胞更加有效的生长和增殖。在这种混合物下生长旺盛的干细胞与其它多能干细胞表现出了不同的代谢模式和基因表达,不过这些细胞并不能很好的移植到老鼠胚胎中。

 

随后,研究人员在7.5天的小鼠胚胎的三个不同的区域注射了这些新发现的细胞。36小时后,只有通过尾巴或胚胎较后部位移植的细胞分化成了正确的细胞层(cell layers),形成了一个chimaeric胚胎,即一种包含不同起源DNA的生物体。因为这些细胞似乎更喜欢胚胎中的特定区域,因此,研究人员将它称为region-selective多能干细胞。

 

Izpisua Belmonte怀疑在胚胎发育的早期阶段,包含多种类型的多能干细胞,其中就包括了rsPSCs。此外,研究人员还发现他们用DNA-cutting酶能够很容易编辑rsPSCs的基因组,这在体外生长的多能干细胞中通常很难进行。

 

识别不同类型的多能干细胞能够让研究人员通过移植这些干细胞到动物胚胎中,从而进一步了解人类胚胎发育的早期阶段。凯斯西储大学的发育生物学家Paul Tesar说,利用人类多能干细胞构建拥有人类器官的动物并不是不切实际,但也非常困难;例如动物的免疫系统是否会认同或攻击人类器官我们并不能确定。

 

Izpisua Belmonte认同这些观点,并指出伦理问题也是需要面对的。尽管他的实验室已经开始在猪的胚胎中植入不同类型的干细胞,但是Izpisua Belmonte表示,这项技术仅仅是第一步。

 

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参考文献
An alternative pluripotent state confers interspecies chimaeric competency

An alternative pluripotent state confers interspecies chimaeric competency

Pluripotency, the ability to generate any cell type of the body, is an evanescent attribute of embryonic cells. Transitory pluripotent cells can be captured at different time points during embryogenesis and maintained as embryonic stem cells or epiblast stem cells in culture. Since ontogenesis is a dynamic process in both space and time, it seems counterintuitive that these two temporal states represent the full spectrum of organismal pluripotency. Here we show that by modulating culture parameters, a stem-cell type with unique spatial characteristics and distinct molecular and functional features, designated as region-selective pluripotent stem cells (rsPSCs), can be efficiently obtained from mouse embryos and primate pluripotent stem cells, including humans. The ease of culturing and editing the genome of human rsPSCs offers advantages for regenerative medicine applications. The unique ability of human rsPSCs to generate post-implantation interspecies chimaeric embryos may facilitate our understanding of early human development and evolution.

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