圖片來自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.02.005
2017年4月7日/生物谷BIOON/---當(dāng)科學(xué)家們談?wù)搶?shí)驗(yàn)室
干細(xì)胞是全能性還是多能性時(shí)，他們的意思是這些干細(xì)胞如胚胎那樣有潛力產(chǎn)生體內(nèi)的任何組織。然而，全能性干細(xì)胞（totipotent stem cell）與多能性干細(xì)胞（pluripotent stem cell,
PSC）的差別在于前者能夠產(chǎn)生支持胚胎的組織，如胎盤。這些組織被稱作胚外組織（extra-embryonic tissue），在發(fā)育和
健康生長中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
如今，在一項(xiàng)新的研究中，來自中國北京大學(xué)和
美國沙克研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)一種化學(xué)混合物能夠讓體外培養(yǎng)的小鼠PSC和人PSC做到這一點(diǎn)：產(chǎn)生胚胎組織和胚外組織。他們的方法可能對(duì)哺乳
動(dòng)物發(fā)育提供新的見解，也有助更好地建立疾病模型，開發(fā)藥物，甚至實(shí)現(xiàn)組織再生。這種新的方法有望特別適合于為影響胚胎著床和胎盤功能的早期發(fā)育過程和疾病建立模型，并且可能為改進(jìn)體外受精技術(shù)鋪平道路。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年4月6日的
Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Derivation of Pluripotent Stem
Cells with In Vivo Embryonic and Extraembryonic Potency”。論文通信作者為來自北京大學(xué)鄧宏魁教授、北京大學(xué)人民醫(yī)院生殖中心沈浣教授和沙克研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授。
在胚胎發(fā)育期間，受精卵和它的初始細(xì)胞被認(rèn)為是全能性的，這是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生所有的胚胎細(xì)胞系和
胚外細(xì)胞系。然而，在體外獲得具有這種發(fā)育潛能的干細(xì)胞一直干細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。這項(xiàng)研究是世界上首次報(bào)道獲得一種穩(wěn)定的有潛能產(chǎn)生胚胎細(xì)胞系和胚外細(xì)胞系的全能性樣干細(xì)胞（totipotent-like stem cell）。
一旦哺乳動(dòng)物卵子受精，開始發(fā)生細(xì)胞分裂，新產(chǎn)生的細(xì)胞就分成兩類：一類細(xì)胞產(chǎn)生胚胎；另一類細(xì)胞產(chǎn)生支持性組織，如胎盤和羊膜囊。鑒于這種分工發(fā)生得相對(duì)較早，科學(xué)家們經(jīng)常不能夠穩(wěn)定地維持體外培養(yǎng)的全能性干細(xì)胞系。這種新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)混合物能夠讓PSC穩(wěn)定地產(chǎn)生胚胎細(xì)胞系和胚外細(xì)胞系，也正因如此，這些研究人員將它們稱作為潛能擴(kuò)展的多能性干細(xì)胞（extended pluripotent stem cell, EPS）。
發(fā)現(xiàn)EPS細(xì)胞為開發(fā)出一種建立具有哺乳動(dòng)物中的擴(kuò)展發(fā)育潛能的干細(xì)胞的通用方法提供一種潛在的機(jī)會(huì)。重要的是，EPS細(xì)胞可高效地嵌合到小鼠不同發(fā)育時(shí)期的胚胎組織和胚外組織中，而且它們還具有優(yōu)異的異種嵌合能力，這就使得它們對(duì)利用多種宿主動(dòng)物
物種研究發(fā)育、進(jìn)化和人類
器官再生是特別有價(jià)值的。
為了開發(fā)出這種化學(xué)混合物，這些研究人員首次對(duì)支持多能性的化合物進(jìn)行篩選。他們發(fā)現(xiàn)四種化學(xué)物（即LIF、CHIR、DiM和MiH）和一種生長因子的簡單組合能夠讓人PSC穩(wěn)定地維持在一種在發(fā)育上不那么成熟的狀態(tài)，從而允許它們更加高效地在發(fā)育中的小鼠胚胎內(nèi)形成嵌合體（來自兩種不同物種的細(xì)胞混合物）。他們也將這些同樣的物質(zhì)添加給小鼠
PSC，獲得小鼠EPS細(xì)胞，結(jié)果令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，這些小鼠EPS細(xì)胞不僅能夠產(chǎn)生胚胎組織，而且也能夠分化為
胚外細(xì)胞系。再者，他們發(fā)現(xiàn)這些EPS細(xì)胞具有優(yōu)異的形成嵌合體的能力，而且單個(gè)這樣的EPS細(xì)胞能夠產(chǎn)生一只完整的成年小鼠。對(duì)這個(gè)領(lǐng)域而言，這一發(fā)現(xiàn)是史無前例的。
人EPS細(xì)胞和小鼠EPS細(xì)胞的優(yōu)異嵌合能力在培育轉(zhuǎn)基因
動(dòng)物模型和產(chǎn)生替換組織等應(yīng)用中是優(yōu)勢(shì)的。這些研究人員如今正在開展測(cè)試以便觀察人EPS細(xì)胞是否更加高效地在嵌入到豬體內(nèi)。豬的器官大小和生理學(xué)特征更接近于人類。2017年1月，
沙克研究所的研究人員已在發(fā)表Cell期刊上的一項(xiàng)研究中報(bào)道，人EPS細(xì)胞與跨
物種的囊胚互補(bǔ)（blastocyst complementation）平臺(tái)相結(jié)合有巨大的潛力在豬體內(nèi)再生人器官以便滿足不斷增加的供者
器官需求。 這些研究人員認(rèn)為，獲得一種穩(wěn)定的全能性樣干細(xì)胞系將在
干細(xì)胞領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛而又響亮的影響。（生物谷 Bioon.com）
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Derivation of Pluripotent Stem Cells with In Vivo Embryonic and Extraembryonic Potency.
Cell, 6 April 2017, 169(2):243-257, doi:10.1016/j.cell.2017.02.005
