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2019年6月27日

由皮肤细胞产生的胚胎干细胞

研究人员发现了一种将皮肤细胞转化为包含早期胚胎的三种主要干细胞类型的方法。这项工作(在小鼠细胞中)对胚胎疾病和胎盘功能异常的建模,以及为从皮肤细胞创造整个胚胎铺平道路具有重要意义。

耶路撒冷希伯来大学的研究人员发现了一种将皮肤细胞转化为三种主要的干细胞类型的方法,这些干细胞类型包括早期胚胎。这项工作(在小鼠细胞中)对模拟胚胎疾病和胎盘功能异常,以及为从皮肤细胞创造整个胚胎铺平道路具有重要意义。

正如在《细胞干细胞》杂志上发表的那样,胡博士的发展生物学和癌症研究部的Yossi Buganim博士和他的团队发现了一套能够将小鼠皮肤细胞转化为构成早期胚胎的所有三种细胞类型的基因:胚胎本身、胎盘和胚胎外组织,如脐带细胞。在未来,可能不需要精子或卵子,就可以用人类皮肤细胞创造出完整的人类胚胎。这一发现对于模拟胚胎缺陷和揭示胎盘功能异常,以及通过在培养皿中创造人类胚胎来解决某些不孕问题也具有巨大的意义。

早在2006年,日本研究人员就发现皮肤细胞通过表达四个中心胚胎基因“重新编程”进入早期胚胎细胞,从而产生一个完整的胎儿。这些被重新编程的皮肤细胞,被称为“诱导的冥王星干细胞”(ipscs),与受精后早期发育的细胞相似,基本上与它们的自然细胞相同。这些细胞可以发育成所有胎儿细胞类型,但不能发育成胚胎外组织,如胎盘。

现在,希伯来大学的研究团队,由胡士伯生命科学研究所的Yossi Buganim博士、胡士伯计算机科学与工程学院的Oren Ram博士、胡士伯计算机科学与工程学院的Tommy Kaplan教授以及博士生Hani BenchetritMohammad Jaber领导,发现了五个基因的新组合,当插入皮肤细胞时,这些基因会在皮肤细胞中表达。将这些细胞编码为三种早期胚胎细胞类型中的每一种,即产生胎儿的iPS细胞、胎盘干细胞和发育成其他胚胎外组织(如脐带)的干细胞。这些转换需要大约一个月的时间。

Hu研究小组利用新技术仔细研究了控制细胞命运决定的分子力量,包括皮肤细胞重新编程和胚胎发育的自然过程。例如,研究人员发现,基因“eomes”推动细胞向胎盘干细胞识别和胎盘发育方向发展,“esrrb”基因通过暂时获得外膜干细胞识别来协调胎儿干细胞的发育。

为了揭示在这些不同细胞类型形成过程中被激活的分子机制,研究人员分析了当这五个基因被引入细胞时,细胞内基因组结构和功能的变化。他们发现,在第一阶段,皮肤细胞失去了它们的细胞特性,然后慢慢地获得了三种早期胚胎细胞类型之一的新特性,这个过程由五种基因中的两种水平控制。

最近,人们试图在不使用精子或卵细胞的情况下培育出一个完整的小鼠胚胎。这些尝试使用了直接从活的发育中的胚胎中分离出来的三种早期细胞类型。然而,胡的研究是第一次尝试同时从皮肤细胞创建所有三种主要细胞系。此外,这些发现意味着可能不需要“牺牲”活胚胎来制造试管胚胎。

(来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190502143437.htm

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