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Cell:中国学者发现新型多能干细胞

发文日期:2017年05月04日文章作者:admin编辑:admin浏览量:

EPS 细胞具有胚内和胚外的发育潜能

这一研究成果公布在4月6日的Cell杂志上,文章的通讯作者分别为北京大学邓宏魁教授,北京大学人民医院生殖中心的沈浣教授,以及Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授。

发育生物学研究的一个根本性的科学问题是如何在体外建立具有发育为整个生命个体能力的干细胞系,其代表性工作是多能(pluripotent)干细胞的建立。多能干细胞最重要的功能特性是能嵌合进入早期胚胎中并参与胚胎各个细胞谱系的发育。但是多能干细胞的发育潜能仅限于胚胎内的组织,很难发育为胎盘、卵黄囊等胚胎外的组织。如何在体外建立并维持具有胚内和胚外发育潜能的干细胞系,是当前干细胞研究领域最富挑战性的难题之一。
 


 

在这篇文章中,研究人员报道建立具有胚内和胚外发育潜能的小鼠和人的新型多能干细胞。他们通过化学小分子筛选,开发了一种全新的培养体系,能够建立具有胚内和胚外发育潜能的小鼠和人干细胞系。这一全新的干细胞被命名为潜能扩展的多能干细胞(Extended Pluripotent Stem Cells),简称为 EPS 细胞。

令人惊奇的是,单个小鼠 EPS 细胞即可高效地嵌合到小鼠不同发育时期的胚内和胚外组织中,并发育形成各种胚内和胚外的组织类型。通过四倍体补偿技术,进一步证明了单个小鼠 EPS 细胞即能发育成为成体小鼠。

这一研究组还利用人鼠异种嵌合技术,分析了人 EPS 细胞的体内发育潜能。人 EPS 细胞注射到早期小鼠胚胎后,能够稳定地嵌合到小鼠胚内和胚外组织中,其胚内整合比例比已报道的整合效率提高了近 20 倍,并在 mRNA 和蛋白水平证明了人嵌合细胞能够向不同的细胞谱系分化。这些结果表明 EPS 细胞同时具有胚内和胚外的发育潜能。

这项研究首次在体外建立了同时具有胚内和胚外发育潜能的干细胞系,即 EPS 细胞。EPS 细胞为研究哺乳动物早期胚胎尤其是胚外组织发育的分子机制提供了新的工具。小鼠 EPS 细胞在单细胞水平所展现出的更强的嵌合能力和发育潜能,为建立小鼠遗传模型提供了新的手段。人 EPS 细胞的异种嵌合能力为未来利用异种嵌合技术制备人体组织和器官奠定了基础,为干细胞技术治疗重大疾病提供了新的可能。此外,采用同一培养条件即能建立人和小鼠 EPS 细胞,提示了 EPS 这一状态在哺乳动物不同物种中可能存在保守性,为未来在多个物种中广泛建立具有全能性特征的干细胞系提供了新的起点,对于干细胞研究具有重要的意义。