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Cell:“畸胎瘤”有望作为科学家研究人类发育过程的理想模型

来源:本站原创 2020-11-07 20:41

2020年11月7日 讯 /生物谷BIOON/ --在长达十几年的时间里,寻找合适的模型来研究人类发育(从早期胚胎发育阶段往前)对于科学家们而言一直是一大挑战;近日,来自加利福尼亚大学等机构的科学家们就通过研究锁定了一种不寻常的可供研究的候选者:畸胎瘤(teratomas),相关研究结果发表在了国际杂志Cell上。

畸胎瘤是一种由不同组织组成的肿瘤,包括骨质、大脑、毛发和肌肉等;当大量干细胞分化失控时就会形成,其会在机体所有类型的组织中发生,畸胎瘤通常被认为是干细胞研究中科学家们不想要的副产物,但这项研究中,研究人员找到了机会利用畸胎瘤作为研究人类发育的模型。研究者Prashant Mali教授说道,我们已经对畸胎瘤研究了一段时间了,从细胞类型多样性的角度来讲,畸胎瘤不仅是一种非常有趣的肿瘤,而且其还拥有能组装组织样结构的区域,这或许就能促进我们进行细胞科学和细胞功能领域的相关研究。

图片来源:Daniella McDonald

目前并没有一种像畸胎瘤的其它模型,在仅仅一种肿瘤中,你可以在相同时间内研究不同类型的细胞系、不同类型的器官等,此外畸胎瘤还是一种血管化的模型,其拥有三维结构且是人类特异性的组织,这或许就使其能作为重现人类发育过程的理想模型。文章中,研究人员将利用人类干细胞培育的畸胎瘤注射到免疫缺陷小鼠的皮下,随后利用单细胞RNA测序技术对畸胎瘤进行分析,结果研究者对20种细胞类型(大脑、肠道、肌肉、皮肤等人类细胞系)进行了图谱绘制,这些细胞类型始终存在于所有被分析的畸胎瘤中。

随后研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术筛选并敲除了24个已知的能调节机体发育的关键基因,结果发现了在多个细胞谱系发育过程中扮演着关键角色的多个基因;研究者Yan Wu指出,这项研究中我们能利用畸胎瘤来更快速发现我们想要的结果,这样我们就能在一个单独的实验中研究所有人类细胞谱系中的基因的表达状况;而诸如类器官等其它模型,其仅能一次模拟一种谱系,我们必须进行多项不同的实验才能够获得与在畸胎瘤研究中一样的研究结果。

畸胎瘤是一种非常特殊的人类组织,当以单细胞测序视觉进行分析时,研究人员就能发现,畸胎瘤中实际上包含了人类机体中绝大多数具有代表性的细胞类型,随着研究的深入,研究人员就能利用强大的平台来理解、操控并以一种此前不可能想象到的非常复杂的方式来工程化改造人类机体的细胞和组织。研究者表示,他们可以在分子水平上“雕刻”畸胎瘤使其能够浓缩一个谱系,比如神经组织等;随后研究者就能利用一种microRNA基因回路来完成这一操作,该回路就好像一个分子凿一样切掉多余的组织,并且留下研究人员感兴趣的谱系,这或许在组织工程学研究上具有非常重要的应用价值。

最后研究者表示,我们希望本文研究或能为相关研究领域奠定坚实的基础,同时其他科学家们未来或许也能利用畸胎瘤作为研究人类发育关键阶段的理想模型。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Daniella McDonald,Yan Wu,Amir Dailamy, et al. Defining the Teratoma as a Model for Multi-lineage Human Development, Cell (2020). DOI:10.1016/j.cell.2020.10.018

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