4月15日，省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室/昆明理工大学灵长类转化医学研究院季维智院士团队、谭韬、牛昱宇、代绍兴课题组与美国Salk研究所合作在Cell杂志上发表了最新研究成果“Chimeric contribution ofhuman extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo”。
全球每年大概有200万人亟待器官移植拯救生命，但器官来源主要依靠捐献，缺口巨大。现在主要的解决途径有三条：异种器官移植 (Xenotransplantation) (Ekser etal., 2012)；异种嵌合(interspecies chimaeras) (Wu etal., 2016)；类器官（organoid）(Schutgens and Clevers, 2020) 及3D打印 (3D bio-printing)(Vijayavenkataraman et al., 2018)等。但不同策略存在不同的问题，例如异种器官移植存在免疫排斥及伦理问题；类器官及3D打印的方法可能存在器官功能不全，不能形成完美的可移植器官。虽然异种嵌合也存在着嵌合效率低下等问题，但可能是将来会产生突破的一个方向。对器官再造还需要对胚胎、器官发育基本理论和关键技术的突破。近年来大动物中的异种嵌合取得了一系列的突破性进展，例如Juan Carlos Izpisúa Belmonte和吴军等人实现了人干细胞在猪早期胚胎中的嵌合 (Wu et al., 2017)。中国科学院动物研究所和中国科学院干细胞与再生医学创新研究院周琪院士、李伟和海棠研究团队首次拿到了食蟹猴-猪嵌合体 (Fu et al., 2020)。这些研究为下一步嵌合体的研究带来了新的方向，比如异种之间进化差异在嵌合体中如何互相影响，细胞之间互作、通讯及竞争关系等等。
谭韬等研究人员结合之前建立的猴胚胎体外培养系统，评估了人扩展多能性干细胞（hEPS）(Yang et al., 2017) 在食蟹猴中的嵌合能力。揭示了hEPS可以嵌合进入食蟹猴胚胎，并可以伴随着胚胎发育进入原肠运动，表达中胚层、内胚层的marker基因；hEPS细胞很难在食蟹猴胚胎中分化为滋养层细胞，而较容易分化为上胚层（epiblast，EPI）细胞，这一发现与hEPS细胞人鼠嵌合体实验存在一定的差异。
通过进一步结合单细胞RNA测序等技术，研究人员发现hEPS随着发育的进行，从表达特征上逐渐与受体食蟹猴胚胎细胞变得相似，反之亦然。通过细胞互作分析，揭示了人猴在诸如EPI细胞之间存在的特异的互作关系，例如FGF5-FGFR4，同时受体猴胚胎细胞本身之间的细胞互作也增强了，主要涉及PI3K-Akt 和MAPK等信号家族；hEPS在嵌合体胚胎中的发育进程显著慢于正常发育的人和食蟹猴胚胎。同样可能与PI3K-Akt 和MAPK信号通路的改变有密切关系。
该研究回答了异种嵌合细胞如何互作及发育程序差异如何调节等基础科学问题，为解决异种嵌合效率低下等问题提供新的思路，对器官再生研究具有指导意义。昆明理工大学灵长类转化医学研究院谭韬教授课题组博士生张又月、牛昱宇教授课题组博士生司晨洋、生物信息大数据平台负责人代绍兴为文章的并列第一作者，美国Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授和吴军教授、昆明理工大学灵长类转化医学研究院谭韬教授、牛昱宇教授和季维智院士为文章的共同通讯作者。
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00305-6?utm_source=EA
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