科研人員成功誘導出人類多能干細胞 再生醫學再添新突破

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科研人員，通過體細胞誘導培養出了類似受精卵發育3天狀態的人類全能干細胞，這是目前全球在體外培養的“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日凌晨在國際頂級學術期刊《自然》(Nature)上發表。

研究者們開發了一種非轉基因、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，即相當于受精卵發育3天狀態的全能干細胞。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意義。

2012年，諾貝爾生理學或醫學獎頒發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 (Shinya Yamanaka)。人類囊胚期的細胞是受精卵發育5-6天的狀態，其進一步發育的能力比較受限。

而這個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。在受精卵發育早期，每天都發生著巨大變化，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，具備非常強的發育潛力。這項研究也將有助于解開人類胚胎早期發育的密鑰。

“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，相比過去的多能干細胞，這種細胞可以分化為胎盤組織，并可能發育為更成熟的各類身體組織，為全世界數百萬需要進行器官移植的患者帶來了福音。”論文的通訊作者，中國科學院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。

“該進展也是再生醫學和單細胞測序技術相結合的完美典范”，論文的另一位通訊作者、深圳華大生命科學研究院劉龍奇博士介紹說，“通過大規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學領域的發展。”

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，使得人們可以將“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。并且，由于這次得到的全能細胞更接近早期胚胎的原始狀態，若將其用于再生醫學，培育得到的器官也將更接近于真實器官的狀態，更有利于移植。

這項研究的突破，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，成功的概率只有不到百分之十。如今，基于華大自主開發的單細胞建庫測序平臺(DNBelab C4)，結合華大智造的DNBSEQ測序技術，科學家可以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育潛能的細胞，并研究這些細胞的發育去向。

此外，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育，然后使用華大的單細胞測序技術進行大規模細胞圖譜分析。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，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，由英國劍橋大學、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，嚴格遵循相應法規和倫理準則。(科技日報記者 劉傳書)

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