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科學家用干細胞制出人豬嵌合體胚胎

來源:科學網 www.sciencenet.cn 作者:張章 2017-2-4
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摘要: 科學家將人類細胞注入豬囊胚。圖片來源:Juan Carlos Izpisua Belmonte 近日,美國索爾克生物研究所科學家首次成功培育出人豬嵌合體胚胎,相關論文刊登于《細胞》雜志。人與動物嵌合體胚胎將能幫助模擬認識許多人類遺傳疾病的早期起病過程,并實施藥物測試。目前,新人豬嵌合體正幫助科學家了解人類干細胞的生長和分化。...



科學家將人類細胞注入豬囊胚。圖片來源:Juan Carlos Izpisua Belmonte

近日,美國索爾克生物研究所科學家首次成功培育出人豬嵌合體胚胎,相關論文刊登于《細胞》雜志。人與動物嵌合體胚胎將能幫助模擬認識許多人類遺傳疾病的早期起病過程,并實施藥物測試。目前,新人豬嵌合體正幫助科學家了解人類干細胞的生長和分化。

“該研究的最終目標是在動物體內培育出可供移植的人類細胞、組織和器官。但我們距離這還很遠。”該研究負責人Juan Carlos Izpisua Belmonte說,“無論如何,這是干細胞研究領域的一個里程碑,我們邁出了重要第一步。”

在該研究中,Izpisua Belmonte和同事吳軍利用“基因剪刀”CRISPR技術,刪除豬胚胎內形成器官的關鍵基因,創造遺傳“空位”。之后,研究人員把人類誘導多能干細胞注入豬胚胎內。誘導多能干細胞從人類體細胞中直接獲得,具有與胚胎干細胞一樣分化為各類細胞的能力。

該團隊將人體干細胞分別植入1500多個豬囊胚。在植入豬體內后,這些囊胚經過21天到28天發育,有186個依然存活,其中不同狀態的誘導多能干細胞在豬胚胎中形成“不等程度的嵌合”。這些干細胞來自40位捐獻者,其中包括養豬農。

由于豬與人類的進化距離較遠,且該動物妊娠期的長度約為人類的1/3,因此研究人員需要在合適時間注入人類細胞,以匹配豬的發育階段。

此外,研究人員還使用了3種不同狀態的人體干細胞,即最初的原始態、已發育但仍有分化潛能的始發態以及處于兩者之間的中間態,以檢驗哪種細胞能更好存活。結果顯示,中間態多能干細胞最適合形成嵌合體,而始發態則無法形成嵌合體。

而且,在嵌合體中,人類細胞所占比例很低。Izpisua Belmonte認為這是個好消息,因為人們對人豬嵌合體的一大擔憂是它可能會太像人,包括人類細胞對豬的大腦發育產生影響。

在該研究中,人類細胞發育成了肌肉細胞和其他組織器官的前體細胞,而不是腦細胞的前體細胞。“現在我們想知道的是‘是與否’的問題,即人類細胞能否作出貢獻。既然我們得到了‘是’的答案,下一個挑戰就是提高效率,引導人類細胞在豬體內形成特定器官。”Izpisua Belmonte說。


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