密歇根州立大学的科学家们发现了一种新型干细胞,这可能会带来再生医学的进步,以及可提供新的方法来研究出生缺陷和其他生殖问题。
在干细胞报告(Stem Cell Reports)杂志的最新一期内容中,密歇根州立大学细胞和分子生物学研究生,文章的第一作者Tony Parenti获得了新的细胞——诱导性XEN细胞,或iXEN——从类似细胞培养废弃物中。
“其他科学家可能之前已经见过这些细胞,但被他们认为是有缺陷的,或类似癌症的细胞,”在艾米罗尔斯顿实验室工作的密歇根州立大学生物化学家,细胞和分子生物学家,文章的共同作者Parenti说。“相比于将这些细胞误当成垃圾副产品,我们在废墟中发现了黄金。”
大量的干细胞研究集中于用新的方法来制造和使用诱导多能干细胞。诱导多能干细胞可以通过重新激活胚胎基因以“重编程”成熟的成体细胞而获得。重编程的成熟细胞成为诱导多能干细胞,或iPS细胞,使它们具有可塑性从而可以演变成体内的任何细胞类型。
例如,如果患者有一个缺陷的肝脏,就可从患者体内获得健康的细胞重编程为iPS细胞,然后可用来帮助患者再生缺陷器官。来自同一患者的细胞也许会大大降低人体排斥新的治疗方法的机率,Parenti说道。
在重编程被发现之前,科学家从胚胎中获得多能干细胞。然而,胚胎不仅产生多能干细胞,也有XEN细胞——具有独特性质的干细胞类型。当多能干细胞在体内产生细胞时,XEN细胞产生对胎儿的发育起到必要的,但是间接的作用的胚外组织。
Parenti和他的团队推测,如果胚胎既能产生多能干细胞,又有XEN细胞,那么这也可能在重编程过程中出现。
在Parenti发现iXEN细胞突然像杂草一样出现在他的iPS细胞培养物中时,激动人心的时刻到了。利用小鼠模型,团队花了半年时间来证明这些基因杂草并不是像之前推测的那样是癌症样细胞,实际上是一种具有所需性能的新型干细胞。
甚至更令人惊讶的是,研究小组发现,通过在重编程过程中抑制XEN基因的表达,他们可以减少iXEN细胞的量而增加iPS细胞。
“自然使干细胞完美,但我们仍然在努力提高我们的干细胞数量,” Parenti说。“通过研究胚胎我们得到了知识并将其应用到重编程中,这为优化重编程开辟了新途径。”
如果没有高层次的合作以及密歇根州立尖端设施的帮助,研究小组不会取得这一突破,他补充说。
这项研究的下一步将涉及到此过程是否在人类细胞中发生。XEN细胞尚未在人体内被发现,但它们存在的可能性是该领域的一个重要焦点。
“这是一个我们还没有的缺失工具,”Ralston说。“XEN细胞真的具有多能干细胞不具备的特点。根据这些特质,XEN细胞可以给生殖系统疾病提供线索。如果我们能继续解开iXEN细胞的秘密,我们也许能够提高诱导多能干细胞的质量,并为将来研究保护和滋养人类胚胎的组织奠定基础。”
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