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干细胞的万能性与全能性
时间:2013-11-22 13:24:20  作者:网站编辑  来源:再生医学网
万能干细胞坐在发育等级中最高的位置:它们可以无限自我更新并可以形成身体的任何组织。

    万能干细胞坐在发育等级中最高的位置:它们可以无限自我更新并可以形成身体的任何组织。从早期哺乳动物胚胎中获得的胚胎干细胞(ES)是最完美的万能干细胞,但诱导性万能干细胞(iPS)则可以通过简单引入4个特异性转录因子到培养的细胞中并使它们在维持ES细胞的实验室条件下生长就可以获得,这个过程被称为直接重新程序化。虽然这些体外水平的操作和产物非常精彩,但还没有人对活体生物中细胞背景和组织微环境对重新程序化支持的能力进行过研究。本期杂志由Abad等人展示了第一篇体内水平细胞性重新程序化的报道。

    评价人干细胞万能性的标准技术是检验当这些细胞被注射到免疫缺陷的小鼠皮下后形成畸胎瘤(teratoma)的能力。畸胎瘤是由所有三种胚胎胚层的无序组织组成,而且我们相信它是从胚细胞或驻留性胚胎组织异常生长衍生形成的。然而有时候畸胎瘤会显示出很让人惊讶的组织程度—它会具有整个一个器官或肢体—一种被称为胎内胎(fetusin fetu)的现象。这说明在我们的组织中确实存在支持胚胎发育显著性特征的条件,虽然这种事件的发育起源还不清楚。

    Abad等人制造了一个携带4个重新程序化因子的可通过药物诱导的基因盒小鼠。为了诱导这些转录因子的表达,作者将药物强力霉素(doxycycline)加入到小鼠的引用水中。令人惊讶的是,几周以后,畸胎瘤出现在各个不同的组织中,说明原位重新程序化作用发生了。这个现象意味着选择性实验室培养条件并不是重新程序化形成万能性所必需的,体内的环境可以代替它们。

    在哺乳动物早期发育过程中,受精卵(zygote)及其最近的子代细胞都具有全能性(totipotent)。全能性(totipotency)被定义为不仅具有分化形成生长胚胎的所有类型细胞的能力(万能性,pluripotency),而且能够形成胚胎外胎盘细胞的能力,比如滋养层(trophoblast),这些细胞保持生长而且可以发育成整个有机体。

    有趣的是,Abad等人发现从经过强力霉素处理的小鼠血液中分离制得的重新程序化后的iPS细胞具有类似全能性的特征。除了可以生成三个胚层能够产生的细胞外,这种iPS细胞还可以在实验室形成滋养层干细胞类细胞--这是这些细胞具有更大的可以形成滋养外胚层谱系衍生物能力的证据。还有,从重新程序化的iPS细胞中得到的畸胎瘤中含有“滋养层巨细胞(trophoblastgiant cell)”。

    当作者将体内衍生出的iPS细胞引入到预植入的胚胎中,这些细胞有效地形成滋养外胚层谱系,包括胎盘。令人惊讶的是,这些iPS细胞还在可以进行重新程序化小鼠腹腔空隙处形成了类似于胚胎的结构(类似于胎中胎),说明这些iPS细胞具有自我组织形成一个完整有机体的能力。这种类似全能性的特征在ES细胞中或由体外条件下重新程序化形成的iPS细胞中没有见到过。因此这一具有标记性的发现,对于我们理解万能性与全能性之间的关系,以及今后进行原位哺乳动物再生的尝试都是非常有意义的。

关键字:干细胞,全能性
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