美国斯坦福大学医学院的研究人员于27日宣布,他们在实验中成功绕过诱导多功能干细胞(iPS)这一步骤,首次直接将实验鼠的皮肤细胞转化为神经细胞。这项成果对理解细胞分化及再生医学研究具有重要意义。
研究团队首先选择了19个与细胞重组或神经发展相关的基因,并利用慢病毒将这些基因植入来自实验鼠胚胎的皮肤细胞中。经过32天的观察,部分皮肤细胞开始向神经细胞转化。研究人员随后筛选出3个关键基因,再次利用慢病毒将其植入成年实验鼠尾部的皮肤细胞中。在一周内,约20%的皮肤细胞成功转化为神经细胞。这些新生成的神经细胞不仅能够表达神经特异性蛋白,还能与实验室中的其他神经细胞形成突触。
成年生物体内存在多种体细胞,如血液细胞、肌肉细胞、免疫细胞和神经细胞等,它们形态各异、功能各异。干细胞则是未充分分化、具有自我更新和分化潜能的细胞。可以将体细胞比作具有一技之长的“专门人才”,而干细胞则是尚未具备专门才能但可以通过学习成才的“潜在人才”。
受精卵在发育成囊胚时,内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞,具有“全能”的发展潜力,能够分化为所有不同种类的体细胞。由于胚胎干细胞的“全能性”,从技术角度来看,利用胚胎干细胞培养人体组织和器官以治疗疾病是最理想的。然而,提取胚胎干细胞的过程在一些国家引发了伦理争议。
2007年11月,美国和日本的科学家分别宣布发现了将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法,这种干细胞被称为诱导多功能干细胞。诱导多功能干细胞具有与胚胎干细胞相似的功能,但绕过了胚胎干细胞研究面临的伦理和法律障碍,因此在医疗领域的应用前景广阔。提高诱导多功能干细胞的转化效率和安全性也是近年来科学界的研究重点之一。
斯坦福大学的最新研究表明,直接绕过诱导多功能干细胞实现皮肤细胞向其他体细胞的转换是可行的。斯坦福大学干细胞生物学和再生医学研究所所长欧文·韦斯曼表示,直接将实验鼠皮肤细胞转化为神经细胞是“巨大飞跃”。领导这项研究的斯坦福大学医学院助理教授马里厄斯·韦尼希指出,这一研究成果改变了他对细胞分化的理解。他认为,细胞间的“职业”转换并不一定需要经过诱导多功能干细胞这一中介。
这项研究目前仍处于动物实验阶段,研究团队计划将利用人类皮肤细胞开展类似研究。研究成果已于27日发表在《自然》杂志的网络版上。