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新法使干细胞迅速育成纯细胞群

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来源: 作者: 2019-05-16 21:23:18

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据美国斯坦福大学医学院官消息,该校研究人员通过实验识别出多组生化信号,能指令人类胚胎干细胞在5到9天内迅速发育成12种纯细胞群,包括骨骼、心肌、软骨等。这是再生医学走向临床应用的关键一步,有望让医生培育出心脏细胞、软骨或骨骼,修复各种组织损伤。

胚胎干细胞具有多能性,但在发育过程中,它们要能响应不同时间、不同部位的信号,才能变成特定类型的细胞。人类胚胎早期阶段由外胚层、内胚层和中胚层3个主要部分构成,每个胚层负责生成特定的细胞型。中胚层生成一些关键细胞型,包括心肌、骨骼肌、结缔组织、骨骼、血管、血细胞、软骨、部分肾脏和皮肤等。

研究人员发表在近日出版的美国《细胞》杂志上的论文称,为了找出驱动每种中胚层细胞型发育的信号,他们对已知的信号分子进行了多组实验,结果发现最快最有效的方法是,把那些既刺激细胞同向分化、又遏制它们异向分化的信号因子同时结合起来。他们给细胞设计了一系列“二选一”的选项,掌握它们的发育路径。通过引导细胞在每一个岔路口的选择,生成了骨骼祖细胞,移植到实验室小鼠体内后能发育成人类骨骼。另外,他们还生成了跳动的心肌细胞,以及10种其他中胚层细胞系。在每个发育阶段,研究人员均对单个细胞进行了RNA测序,以确定它们独特的基因表达模式,并对单个细胞群的纯度做了评估。

论文共同第一作者、该校研究生科勒·罗说,生成多种类型纯细胞群的能力对再生医学临床应用非常重要,就像画出了一幅人类胚胎发育的基本路线图。以往生成这些类型的细胞要花几周到几个月的时间,主要由于不能精确控制细胞发育方向,最后得到的细胞群驳杂不纯。

研究人员还第一次观察到在胚胎发育阶段,有些短暂出现的基因表达模式非常关键,证明了人类发育仿佛依赖许多动物在进化中保留的某些进程。这些发现有助于更好地理解某些先天性缺点是如何发生的。

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