日本科学家用ES细胞培育出一毫米大的迷你心脏

日本东京医科齿科大学的研究小组宣布,成功地从能够转化为各种细胞的小鼠“ES细胞”中,制造出了实际大小为1毫米左右的“迷你心脏”。

这种“迷你心脏”具有心房和心室等,其搏动方式与实际心脏相同,结构与小鼠胎儿的心脏非常相似。

此项研究由东京医科齿科大学石野史敏教授的研究小组发表。

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由受精卵制成的ES细胞可以转化为身体的各种细胞,与具有相同性质的iPS细胞一起被称为万能细胞。

小组在小鼠的ES细胞中加入高浓度的“层粘连蛋白”,这种特殊的蛋白质在胎儿心脏形成时经常出现,并进行培养。

其结果显示,ES细胞在转变为心肌细胞等的同时立体聚集,大约2周后形成了直径为1毫米左右的类似心脏的小结构。

这种“迷你心脏”具有心房和心室等,其搏动方式与实际心脏相同,因此其结构与小鼠胎儿的心脏非常相似。

据研究小组称,此次为在世界上头次成功制造出立体结构的心脏。

东京医科齿科大学石野史敏教授

石野教授说:“今后,我们将研究人的iPS细胞是否也能产生同样的小型心脏,并进一步阐明心脏产生的机理。如果能人工制造心脏,就有可能应用于药物安全性的评价。”

1 什么是es细胞?

胚胎干细胞(Embryonic stem cell,ESCs,简称ES、EK或ESC细胞)是早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺中分离出来的一类细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。

2 特点

ES细胞的主要特点有全能性和多能性

全能性指ES细胞在解除分化抑制的条件下可以参与包括生殖腺在内的各种组织发育潜力,通俗的讲就是ES细胞具有发育成完整动物体的能力,可以为细胞遗传操作和细胞分化研究提供丰富的实验材料。

多能性指的是ES细胞具有发育成多种组织的能力,参与部分组织的形成。多能性的特点是可以通过细胞分化(Cellular differentiation)成多种组织(所有组织,包括生殖系细胞)的能力,但无法独自发育成一个个体。它可以发育成为外胚层、中胚层及内胚层三种胚层的细胞组织。

3 ES细胞发展历程

ES胚胎干细胞其实并不是新技术,早在1981年,英国剑桥大学遗传学教授马丁·埃文斯和马修·考夫曼就率领团队建立了小鼠胚胎干细胞系,1998年,威斯康星大学教授詹姆斯·汤姆森等人成功建立人胚胎干细胞系。到了2007年,马丁·埃文斯还和另外两名科学家因“利用胚胎干细胞引入特异性基因修饰的原理上的发现”而获得当年的诺贝尔生物或医学奖。认真追溯起来,胚胎干细胞在上世纪80年代就有了雏形,只不过一直没有“发扬光大”。

马丁·埃文斯

胚胎干细胞(Embryonic stem cell,ESCs,简称ES、EK或ESC细胞)是早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺中分离出来的一类细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境,胚胎干细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。

这项技术自出生以来,就一直饱受争议,支持者认为胚胎干细胞可以治疗相当多的疑难杂症,而反对者认为,目前分离胚胎干细胞时会无可避免地杀死胚胎,而胚胎是人尚未成形时在子宫的生命形式,这有反生命伦理。这项技术也就一直搁置着,日本这次也是做了“第一个吃螃蟹的人”,相信日本今后还会用细胞技术为我们的生活带来更多转变!

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