新法使干细胞迅速育成纯细胞群

2019-05-28 作者:技术文章   |   浏览(167)

干细胞是尚未分化成熟的细胞,除胚胎干细胞外,多数干细胞常常“命中注定”只能成长为某一种特定的细胞。但刊登在19日出版的英国《自然》杂志上的一项最新研究成果显示,只要改变成长环境,来自胸腺的干细胞也可以“转行”变为毛囊细胞。这对于研究器官组织再生具有重要意义。 据英国爱丁堡大学发布的公告,该校研究人员和瑞士同行进行的这项研究成功改变了实验鼠胸腺干细胞的“命运”。胸腺是存在于人和许多动物胸部的一个器官,它是免疫细胞T细胞的生成地,在免疫系统中发挥着重要作用。 研究人员首先培养出实验鼠胸腺干细胞,然后将它转移到适宜皮肤毛囊细胞生长的环境中培养,结果发现这些胸腺干细胞在新环境中逐渐改变了自己的基因特征,越来越像皮肤毛囊的干细胞。 在这种环境中培育一段时间后,这些细胞被移植到正在生长的皮肤中,结果它们拥有了像毛囊细胞一样供养和修复毛发的能力,且表现出色。天然毛囊干细胞成长后只有三个星期的修复毛发能力,而这些胸腺干细胞“转行”后拥有长达一年的修复毛发能力。 据介绍,大部分动物的胚胎分为外胚层、中胚层和内胚层三个胚层,外胚层成长为皮肤和神经等,中胚层成长为肌肉、骨骼和血液等,内胚层成长为肠道、肝脏和胸腺等器官。过去一直认为这三个胚层的细胞间存在无法逾越的鸿沟,但本次研究证明来自内胚层的胸腺干细胞也可以变为本应属于外胚层的皮肤毛囊细胞,显示不同胚层细胞间的区分并不绝对。 爱丁堡大学的克莱尔・布莱克本博士说,这些胸腺干细胞在适宜毛囊干细胞成长的环境里完全改变了原定的成长轨道,从而启发研究人员使用适宜其他器官干细胞成长的环境,探索能否培育出所需的器官细胞,这对研究器官组织再生具有重要意义。

据美国斯坦福大学医学院官网消息,该校研究人员通过实验识别出多组生化信号,能指令人类胚胎干细胞在5到9天内迅速发育成12种纯细胞群,包括骨骼、心肌、软骨等。这是再生医学走向临床应用的关键一步,有望让医生培育出心脏细胞、软骨或骨骼,修复各种组织损伤。

胚胎干细胞具有多能性,但在发育过程中,它们要能响应不同时间、不同部位的信号,才能变成特定类型的细胞。人类胚胎早期阶段由外胚层、内胚层和中胚层3个主要部分构成,每个胚层负责生成特定的细胞型。中胚层生成一些关键细胞型,包括心肌、骨骼肌、结缔组织、骨骼、血管、血细胞、软骨、部分肾脏和皮肤等。

研究人员发表在近日出版的美国《细胞》杂志上的论文称,为了找出驱动每种中胚层细胞型发育的信号,他们对已知的信号分子进行了多组实验,结果发现最快最有效的方法是,把那些既刺激细胞同向分化、又遏制它们异向分化的信号因子同时结合起来。他们给细胞设计了一系列“二选一”的选项,掌握它们的发育路径。通过引导细胞在每一个岔路口的选择,生成了骨骼祖细胞,移植到实验室小鼠体内后能发育成人类骨骼。此外,他们还生成了跳动的心肌细胞,以及10种其他中胚层细胞系。在每个发育阶段,研究人员均对单个细胞进行了RNA测序,以确定它们独特的基因表达模式,并对单个细胞群的纯度做了评估。

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