近日，中國科學院和深圳華大生命科學研究院等多家機構的研究者，通過體細胞誘導培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細胞。這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細胞，是繼科學家成功誘導出人類多能干細胞后，再生醫(yī)學領域的又一顛覆性突破。相關研究成果于北京時間3月22日凌晨在國際學術期刊《自然》(Nature)上發(fā)表。
據了解，研究者們開發(fā)了一種非轉基因、快速且可控的“雞尾酒”細胞重編程方法，能夠將人的多能干細胞轉化為全能性的8細胞期胚胎樣細胞，即相當于受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的全能干細胞。該成果將助力實現未來人體器官的體外再生，對解決器官短缺、異體和異種移植排斥反應等問題，有著重大的意義。
2012年，諾貝爾生理學或醫(yī)學獎頒發(fā)給了成功將已經成熟的體細胞誘導成為囊胚階段的多能干細胞的日本科學家山中伸彌。人類囊胚期的細胞是受精卵發(fā)育5—6天的狀態(tài)，其進一步發(fā)育的能力比較受限。
而本研究將該領域往前推進了一大步，首次獲得了受精卵分裂僅3天的胚胎細胞。在受精卵發(fā)育早期，每天都發(fā)生著巨大變化，正是這2—3天，使科學家第一次通過體外誘導得到了人類8細胞期胚胎樣全能干細胞。這是迄今為止在體外誘導獲得的“最年輕”的人類細胞，具備非常強的發(fā)育潛力。這項研究也將有助于解開人類胚胎早期發(fā)育的密鑰。
據介紹，這些全能性的8細胞期胚胎樣細胞重建了受精卵僅分裂3次后的胚胎狀態(tài)，相比過去的多能干細胞，這種細胞可以分化為胎盤組織，并可能發(fā)育為更成熟的各類身體組織。
“該進展也是再生醫(yī)學和單細胞測序技術相結合的典范。”論文通訊作者之一的深圳華大生命科學研究院劉龍奇博士介紹，“通過大規(guī)模單細胞多組學圖譜的方法，對干細胞技術手段在體外或體內獲得的細胞或組織進行高效鑒定和機制解析，將極大地加速再生醫(yī)學領域的發(fā)展。”
這是研究人員首次在真正意義上將人多能干細胞“轉化”為全能性的胚胎細胞，使得人們可將“成年”版本的細胞，逆向轉化為具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細胞。同時，由于這次得到的全能細胞更接近早期胚胎的原始狀態(tài)，若將其用于再生醫(yī)學，培育得到的器官也將更接近于真實器官的狀態(tài)，更有利于移植。
這項突破得益于單細胞測序技術的進步。在過去，研究人員可能得對成千上萬個細胞進行處理和培養(yǎng)，成功的概率不到10%。如今，基于華大自主開發(fā)的單細胞建庫測序平臺(DNBelabC4)，結合華大智造的DNBSEQ測序技術，科學家能以高靈敏度和準確性的方法進行多維的單細胞分析，快速得到具有重要發(fā)育潛能的細胞，并研究這些細胞的發(fā)育去向。
本研究中，研究團隊還將誘導得到的全能干細胞分類并注射到小鼠體內進行進一步的發(fā)育，然后使用華大的單細胞測序技術進行大規(guī)模細胞圖譜分析。最終，研究人員確定了實驗得到的全能干細胞與人類8細胞期胚胎細胞高度相似，證明了該細胞的全能性。這為未來使用患者本人細胞進行器官培養(yǎng)，并用于自身器官移植和替換，提供了科學依據。
該研究由中國科學院和深圳華大生命科學研究院牽頭，英國劍橋大學、吉林大學以及孟加拉國拉杰沙希大學等多個研究團隊共同參與。本研究已通過倫理審查，嚴格遵循相應法規(guī)和倫理準則。
(記者 劉傳書)
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