Nature重磅！全球首个“超潜能”干细胞问世

作者：Dr.韦

今日，《自然》杂志上的一项新研究振奋了干细胞领域！英国剑桥桑格研究院的科研团队成功开发了“超潜能”干细胞（Expanded Potential Stem Cells，EPSCs）。这种干细胞比目前已有干细胞的发展潜力更大，具有胚胎发育最初时细胞的功能，能发展成为任何类型的细胞。

这是人类在干细胞领域的重大突破，也是人类首次开发出能生成其他不同类型干细胞的新一代干细胞。《自然》上的这项新研究采用了小鼠模型，但科学家们发现这种新方法同样有助于生产人类和其他哺乳动物的类似干细胞系。他们还认为，这项研究会对人类再生医学、流产和发育障碍的理解有深远影响。

“趁早”——“超潜能”干细胞源于发育最早期的细胞

干细胞具有分化成其他类型细胞的能力。现有的干细胞系对基础研究和疾病的治疗已经有了很大的帮助。然而，目前一些可用的干细胞系，如胚胎干细胞和诱导多能干细胞有一定的局限性。由于被禁止发育为某些细胞系，因而这两类干细胞系还不能用来分化成所有类型的细胞。为了创建一种能用于再生医学的新型干细胞，研究人员开发了一种新方法在胚胎发育最早期进行细胞培养。

图片来自：Wellcome Trust Sanger Institute

受精卵在胚胎发育过程中产生各种形态和功能特化的细胞，这种特性也被称为细胞的全能性。受精卵分裂为4细胞或8细胞胚胎时被认为仍保留一些全能性。科学家正是采用了这个时期的细胞进行特殊培养。

他们假设，这些细胞应该比胚胎干细胞更少被编程。该研究团队将这些早期细胞放置在特殊环境中培养，这种特殊环境抑制了关键的发育信号和通路。

科学家们发现，新培育生成的细胞保持最早细胞发育的特征，因而将其称为“超潜能”干细胞。更重要的是，在新环境下，他们还能通过重编程小鼠的胚胎干细胞和诱导多能干细胞来创建“超潜能”干细胞，将这些细胞锁定在发育最早期的细胞状态。

干细胞“变”干细胞——“超潜能”干细胞可分化为所有类型的细胞

当受精卵发育成为囊胚时，会产生能够形成胚胎的细胞以及能够发育成为胎盘或卵黄囊的其他两种细胞。囊胚中的这三种细胞可以用来生产三种不同的干细胞，其中包括胚胎干细胞。

研究发现，这种“超潜能”干细胞除了具有小鼠胚胎干细胞特性，还可以产生滋养层干细胞和胚外内胚层干细胞，这使得这种新型干细胞系具有更大的发育潜力。

这项研究的首席研究员Pentao Liu博士表示，“最早的细胞就像一张白纸，理论上会有最大的发展潜力。这项研究观察到，培养的新一代干细胞确实保持在4-8细胞时期的分子特征，并能发展成任何类型细胞。”

“超潜能”干细胞也是首个能够实现这种功能的干细胞系，为未来从分子水平详细研究早期胚胎细胞提供了平台。科学人员认为，生产干细胞的新方法将对未来的研究有很大的帮助，有助于人类研究妊娠问题和治疗先兆性子痫和流产。

展望

干细胞是21世纪最大的科学突破之一。英国科学家约翰·格登和日本科学家山中伸弥因发现成熟的细胞可以重新编程成为多能干细胞获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。近年来，人类在干细胞的基础研究和临床试验中不断获得突破。

我国的干细胞基础研究居于国际先进水平。今年7月，中国科学家利用基因编辑技术改写了人类基因组遗传密码中的单个碱基，首次在实验室中获得了遗传增强的“超级”干细胞（GES细胞）。这种“超级”干细胞能够对细胞衰老和致瘤性转化产生双重抵抗作用，为开展安全有效的干细胞治疗提供了潜在的解决途径。相关研究成果刊登在《Cell Research》权威学术期刊上。

在临床转化领域，我国这几年相继出台了支持政策。目前，在国内干细胞行业中，诸如博雅干细胞等领先企业正在同多家三甲医院展开合作，共同推进我国干细胞技术从基础研究走向临床转化，并造福人类！

备注：本文编译自桑格研究院（Wellcome Trust Sanger Institute）官网新闻

参考文献：

Establishment of mouse expanded potential stemcells， DOI: 10.1038/nature24052