医师报讯(融媒体记者 刘则伯)干细胞是生物体内的重要细胞,它可以发育成生物体内几乎任何细胞类型。8月25日,Nature报道的一则“两组科研人员用干细胞中创造了拥有心脏跳动和大脑的小鼠模型胚胎”引发热议。这两篇论文分别在8月1日和8月25日发表于Cell和Nature。有研究人员表示,这是干细胞合成胚胎的重要里程碑,下一个里程碑将会是合成人类的胚胎。
自然形成和合成胚胎对比图 来源:Nature
研究人员在开发胚胎模型的过程中没有使用精子或卵子,而是通过引导小鼠早期发育中存在的三种不同的干细胞,使它们开始相互作用,通过诱导一组特定基因的表达,并为它们的互动建立一个独特的环境,让干细胞相互“沟通”,最终形成胚胎。
这两组研究人员合成小鼠胚胎,使其生长的时间比以往任何时候都要长。胚胎生长了8.5天,足以让它们发育出不同的器官,跳动的心脏,肠管甚至神经褶皱。
参与该研究的试验人员表示,人造胚胎的发育过程并非完美,只有一小部分细胞发育成了器官,而那些细胞并不能完全模仿天然胚胎的发育,但是这项工作仍代表着一项重大的进展,它帮助科学家看到以前前所未有的器官发育的细节,能够看到它是如何在培养皿发生的--能够接触到这些单个的干细胞,了解怀孕为什么会自然流产,以及如何能够防止这种情况的发生。
培养皿里的小鼠胚胎 来源:Nature
“令人激动地是,我们这次试验从中获得了如何正确合成人类器官的方式。世界上有很多人在等待器官移植,在未来我们或许可以用合成器官去拯救他们的生命。”研究人员表示,如果这些方法在未来被证明对人类干细胞是成功的,它们也可以被用来指导等待移植的病人的合成器官的开发。
但是,Nature报道认为,将合成小鼠胚胎的技术转化为合成人类胚胎的技术并不容易。研究人员已经可以诱导人类的干细胞成为胚囊,甚至模仿一些器官形成的早期形态。但是,在细胞形成器官阶段仍面临着重大挑战,尽管如此,纽约洛克菲勒大学的发育生物学Ali Brivanlou仍然持乐观态度,认为不远的将来就可以合成人类器官。
Nature还提到,这些胚胎分化的越好,伦理问题的争议就越大。这些被诱导出来的结构是否应该被视为胚胎,是该领域一直以来的争论点。国际干细胞研究学会长期以来一直建议不要培养人类胚胎超过14天(相当于小鼠的第6天),超过这一时间,原肠胚就会形成。在2021年该协会取消了这一限制,尽管如此,依旧有研究人员认为,有必要继续就这些模型的伦理问题进行讨论。
我国自1999年成功构建世界首个人类治疗性克隆胚,于2002年建立中国首株人胚胎干细胞系。近年来,我国也开始尝试应用干细胞治疗难治性疾病。据报道,今年8月初,中南大学湘雅医院利用人胚胎干细胞诱导分化的肝细胞治疗急性/慢加急性肝衰竭的安全性临床研究项目治疗了首位患者,目前该患者生存情况良好。
但在今年2月份,云南省肿瘤医院及昆明医科大学附属第三医院在美国《干细胞与发育》期刊发表致编辑的信中,报道了世界上第一例因为应用干细胞治疗2型糖尿病而发生未成熟畸胎瘤(一种罕见的恶性生殖细胞肿瘤)的病例。
北京大学基础医学院免疫学系教授王月丹发文评论称,治疗糖尿病未果而发生恶性肿瘤这一事件,再次为我国的干细胞治疗安全性管理敲响了警钟,也为推动我国干细胞治疗的规范化监管、促进其加速干细胞治疗及其研究的进展带来了新的机遇。
她认为,对干细胞治疗进行分级和分类管理,对于在以往临床应用中,已经验证安全有效的干细胞治疗方法,可以按照医疗技术进行管理,对于诱导性多能干细胞这类涉及细胞重编程或者基因编辑的干细胞疗法,应该列入潜在致癌高风险的干细胞疗法,进行比较严格的监管,加强细胞治疗产品的质量控制及应用后的病人健康监测。
科技日报总编点评称,如今的这项研究,已处于迄今为止在干细胞衍生模型中实现的最先进阶段,其关键进步是产生了相当于小鼠整个大脑的能力,特别是对脑前部区域的复制,一直是合成胚胎发育界的“王冠”。该方法的真正意义有两个,一个是帮助研究人员了解为什么有些胚胎会失败,另一些就会顺利发育;另一个则是未来如能在人类干细胞上也取得成功,就可用于指导合成器官的修复和开发,帮助到大量等待移植的患者挽救生命。
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排版:刘则伯
编辑:刘则伯
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