最新《自然》:中國團隊開創性研究,恢復幹細胞全能性

今天凌晨,在一項發表於《自然》雜誌的最新研究中,一支來自中國的研究團隊取得了重要突破。他們將人的多能性幹細胞轉化為8細胞階段的全能性胚胎樣細胞(稱作“8C樣細胞”),後者能發生合子基因組激活、保留了發育成所有組織與器官的潛力。這項突破為器官再生與合成生物學的新進展奠定了重要基礎。

最新《自然》:中國團隊開創性研究,恢復幹細胞全能性

在此之前,已經有研究能夠將多能性幹細胞轉化為囊胚的內細胞團狀細胞。而最新研究更進一步,希望將多能性幹細胞轉化成人類發育更早階段的全能性細胞。

人類受精卵形成之後,基因組最初會保持沉默狀態。當受精卵分裂到8細胞階段時,合子基因組才會迅速激活。因此,研究這一階段對於理解生命發育至關重要。

為了將人的多能性幹細胞轉化為8C樣細胞,研究團隊開發出一種化學“雞尾酒”:從一系列靶向信號或表觀遺傳通路的抑製劑中,篩選出能完成轉化的試劑組合。在這一過程中,研究團隊還藉助了單細胞基因組測序:將細胞注射進小鼠體內,經過進一步發育后,通過測序識別並分離出8C樣細胞。

最新《自然》:中國團隊開創性研究,恢復幹細胞全能性

由此,研究團隊通過一種無需轉基因、快速、可控的方式,成功利用人的多能性幹細胞生成8C樣細胞,後者在轉錄和表觀遺傳上均與真正的8細胞期胚胎相似。在這個轉化過程中,DPPA3TPRX1基因起到關鍵作用:前者導致了DNA脫甲基化,而後者是8C樣細胞基因網絡的關鍵調控因素。

作為發育早期的全能幹細胞,這些細胞應該有潛力分化出所有的胚胎細胞類型,進而產生髮育必需的組織和器官。隨後的實驗證明了這些細胞的全能性。在體外與體內實驗中,8C樣細胞均能產生胚胎和胚胎外的細胞系:其中,體外實驗產生了滋養層幹細胞和類囊胚,生物活體實驗生成了畸胎瘤

最新《自然》:中國團隊開創性研究,恢復幹細胞全能性

這項研究首次證明了轉化后的細胞能在活體內產生胎盤組織毫無疑問,這項研究將幫助拓展對人類早期胚胎髮育的理解,也為一系列後續應用鋪平了道路。未來,這些細胞不僅有望用於再生醫學,實現人類器官的再生、減少對器官捐獻的依賴,還能用於生成人造囊胚與類囊胚。這種研究手段還能幫助科學家研究人類胚胎髮育、治療早期發育相關的疾病。

“全能性8C樣細胞經過3次分裂,就能產生胚胎狀態的受精卵。相比於多能性幹細胞,這些細胞不僅能分化成胎盤組織,還有潛力發育成更成熟的器官,為全球正在等待器官移植的患者帶來福音。來自中科院廣州生醫藥與健康研究院的科學家們表示。

參考資料:

[1] Mazid, M.A。, Ward, C。, Luo, Z。 et al。 Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage。 Nature (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0

[2] BGI groundbreaking research results in cells that may facilitate advances in organ regeneration。 Retrieved Mar。 21, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/947096

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