Cell Stem Cell：科学家在生长人类器官用于人体移植研究领域取得了重大进展

2021年12月31日 讯 /生物谷BIOON/ --在保持分化能力和表观遗传学完整性的同时，分离具有原始多能性特征的人类MEK/ERK信号无关的多能干细胞（PSCs）仍然具有一定的挑战性；实现培养的器官用于挽救生命的移植程序的愿景仍然是一个漫长的过程，然而，来自以色列魏茨曼科学研究所等机构的科学家们在干细胞方面的工作正在为这一目标的实现铺平了道路，相关研究结果以题为“Principles of signaling pathway modulation for enhancing human naive pluripotency induction”的报告刊登在了国际杂志Cell Stem Cell上。

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文章中，研究人员开发出了一种新方法，其可以在比以前更早的状态下培养人类干细胞，不仅如此，研究人员所创造的干细胞或许还具有更强的能力，这意味着其能有效地与宿主环境融合，这或许就大大提高了获得所谓的跨物种嵌合体的机会，即允许一种生物体的细胞在另一种生物的发育中发挥重要作用。最近的研究结果表明，由于人类细胞处于未分化的状态，其能发育成为体内任何类型的细胞，包括其它干细胞，因此研究者就能制造出非常早期的人类细胞并成功将其成功融入小鼠机体内；此外研究人员还提出了一种步骤来显著提高这些细胞整合的能力，而提高研究者创造并研究这些细胞类型的能力，未来或能用于将细胞从一种动物转移到另一种动物体内，比如人类机体中。

早在2013年研究人员就取得了突破性的进展，他们率先将人类干细胞注射到小鼠体内并发现注射的干细胞或能成功整合到小鼠发育中的胚胎中，这项研究成果首次发表8年后，研究人员进一步尝试产生更早期完全原始的干细胞用于类似的程序；当他们认为这一想法几乎不可能实现的时候，研究者表示，我们在小鼠机体中所产生类似细胞的经验告诉我们，这一过程或许困难重重。这些细胞通常会受到遗传以及表观遗传不稳定性的影响，而且其最终并不会分化地太好，而这是正常的胚胎发育的关键，也是其融合到其它动物胚胎中的先决条件；事实上，在物种间转移的细胞中，仅有大约1%-3%的细胞能真正整合并促进发育。

为了提高细胞的数量，本文中，研究人员抑制了另外两种信号通路来产生原始的人类干细胞，其拥有稳定的基因组以及相对较少的基因调节故障，重要的是，其还具有完美的分化能力。此外，研究人员还使得一种有助于基因组稳定的重要基因发生突变，这不仅产生了有能力的干细胞，还产生了一种有竞争力的干细胞，其能更好地整合而并不会对宿主造成损伤；研究者Hanna说道，我们找到了一种新方法来让人类干细胞变得更有能力且更有竞争力，与此前我们所能做到的相比，干细胞成功转移的机会增加了大约5倍。

图片来源：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00158-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1934590921001582%3Fshowall%3Dtrue

尽管此前研究结果表明，人类原始干细胞能分化为原始生殖细胞（卵细胞或精细胞的祖细胞），但本文研究中所产生的完全原始的干细胞也能分化为胚胎外组织、胎盘和卵黄囊细胞，从而维持发育中的胚胎，比如这种细胞能用作开发合成性胚胎的来源，而并不需要进行卵子的捐赠。利用小鼠干细胞来达到这种状态或许是特别难以完成的，而人类的细胞显然是不同的。这或许就是最令人惊讶的发现，其突出了人类和小鼠干细胞之间的差异，以及原始细胞的不同状态之间的差异，这些差异或许就表明，研究人员如果要使得开发定制化的器官成为现实，仍然还需要进行大量的工作。

研究者Hanna表示，理解这些差异或许对于克服干细胞研究和应用领域仍然面临的无数问题至关重要，比如，如果将来能在猪体内培育胰腺用于人体移植，我们就必须考虑不同物种之间大量的进化差异，首先就是人类和小鼠；而就目前而言，研究人员似乎朝着这一方向迈出了建设性的一小步。综上，本文研究为定义人类原始干细胞多能性的信号基础建立了一种重要的框架。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Jonathan Bayerl，Muneef Ayyash，Tom Shani, et al.Principles of signaling pathway modulation for enhancing human naive pluripotency induction, Cell Stem Cell (2021). DOI:10.1016/j.stem.2021.04.001