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酸化处理为干细胞技术带来突破

时间:2014-03-07 14:21来源:中国科学报   作者:未知 阅读:


STAP细胞能够在老鼠胎儿中发育成各类细胞。 图片来源:Haruko Obokata

科学家发现了一种将成熟细胞变回初始状态的极为简单的方法。研究人员近日发表论文指出,只要为老鼠血细胞进行一次“酸浴”,就能产生所谓的多能细胞,这种细胞能够在老鼠体内发育出所有的细胞类型。这次不平凡的转化否定了一些有关细胞生物学的假设,并且或能最终引领疾病和损伤治疗新方法的到来。

未参与这项研究的科学家表示,如果能取得成功,该技术将能成为一个游戏改变者。“如果这个新方法适用于人类细胞,它将对再生医学意义重大。”中国北京大学干细胞专家邓宏魁说。美国马萨诸塞州坎布里奇市怀特海德生物医学研究所发育生物学家Rudolf Jaenisch表示,该技术未包含任何基因操作,“这令人非常惊讶”。 

与之前包含复杂的实验室技术的方法相比,日本和美国联合研究小组的科学家从新生老鼠体内提取了血细胞,之后在温和的酸溶液中对细胞进行了简单清洗,然后将它们放入标准细胞培养基质中。一周后,一些细胞存活下来,并回复到多能细胞状态。 

实际上,科学家从植物中获得了相关灵感。一直以来,人们知道缺水和过热等环境压力能够将已分化的植物细胞转变成为未成熟细胞。这些未成熟细胞在适当的条件下能发育成全新的植物。2008年,日本理化学研究所发育生物学中心干细胞学家Haruko Obokata就开始研究动物细胞是否也拥有相似的机制。她开始在短时间内将老鼠细胞置于各种压力环境中,例如,挤压、加热或缺乏养分等。 

结果表明,一些存活下来的细胞显示出回复到未成熟状态的生物医学迹象。不过,重塑这些细胞的最有效方法是将它们浸泡在酸性比醋稍弱的溶液中,浸泡25分钟后再将细胞置于正常细胞培养液中。一周后,大约20%的细胞存活,其中约有30%回复到能分化出各种细胞类型的多能细胞状态。如果被置于合适的条件下,这些细胞簇甚至能发育成完整的胚胎。

该研究小组将这一现象称为“刺激触发多能性获得”(STAP)。同时,STAP细胞具有许多胚胎干细胞的特征,例如它们仅能存活两周。但是,通过进一步调整制造出的STAP干细胞,则能够持续存活并无限增殖。 

虽然科学家在大多数实验中使用了取自新生老鼠的白血细胞,但他们表示该技术也适用于大脑、皮肤、肌肉和其他细胞。Obokata指出,新技术甚至能制造成年老鼠的STAP细胞,尽管有效性会随着老鼠年龄的增大而降低。Obokata及其同事近日将相关发现发表于《自然》杂志。 

“你仅仅是为细胞增加压力,就能改变它的状态,这是一个非凡的成就。” Jaenisch说。澳大利亚昆士兰大学干细胞学家Ernst Wolvetang提到,该技术十分简单,它将让主流实验室更易进行细胞重编。 

之前,研究人员就通过隔离早期胚胎细胞制造出了多能细胞系;那些细胞被称为胚胎干细胞。2006年,日本京都大学的Shinya Yamanaka发现,强迫已分化细胞内被称为转录因子的蛋白质过度表达,能够将生物钟拨慢,并使细胞行为类似胚胎干细胞。那些细胞被称为诱导多能干(iPS)细胞。另外,如果这种STAP新方法能够适用于人类,它将能回避使用胚胎或基因突变带来的伦理争议。 

这些优势对于再生医学应用而言十分重要。在该领域,科学家正试图研究针对糖尿病以及帕金森氏综合征、阿尔茨海默氏症等退行性疾病的替代组织和新疗法。 

“我将其视为产生类iPS细胞的新方法。”2012年因培养iPS细胞而获得诺贝尔生理学或医学奖的Yamanaka说。但是,他还告诫到,如果STAP技术也作用于人体细胞,它还需要与目前的可行方法进行比较。

邓宏魁指出,相关研究成果表明,植物中展示的自然细胞重编能力,某种程度上在植物和哺乳动物细胞之间是守恒的。但是它也带来这样一个问题:这一能力在生物体内是如何被管理的?哺乳动物胃液里用于消化食物的胃酸的酸性比STAP实验中使用的酸性溶液强得多。“我猜我们的组织拥有某种机制能管理分化细胞的重编过程,要证明这一点,我们需要更进一步的研究。”Obokata说。 

众所周知,一些动物拥有超乎寻常的再生能力。在蝾螈和火蜥蜴等两栖动物体内,受伤位置的细胞能够重新分化形成新的四肢、眼睛和其他身体部位。澳大利亚新南威尔士大学干细胞专家Kuldip Sidhu表示,理解和控制这一机制,封闭或触发人体内的相关能力,在遥远的未来,在一些控制条件下,或许能带来人体内的组织再生。

(责任编辑:泉水)
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