干细胞是细胞“始祖”,其重要性不言而喻。特别是随着
再生医学的快速发展,以细胞疗法为代表的新型疗法如雨后春笋般纷纷问世,为许多恶性疾病的临床治疗注入了新的原动力。而在种类众多的干细胞中,又以全能干细胞表现最为耀眼。
再生医学网获悉,近日,中国清华大学药学院院长丁胜教授课题组发现三种小分子---TTNPB、1-Azakenpaullone和WS6---的组合使用可将诱导小鼠多能干细胞变成全能干细胞。相关研究成果发表在Nature期刊上。
生命的创造始于一个细胞。
你的血液、大脑和肝脏细胞都可以追溯到这个单细胞胚胎或受精卵。在自然界中,当精子和卵子融合在一起时,就会产生受精卵,即合子。这一事件启动了一个不可逆的过程,即受精卵分裂,形成新的细胞,而且这些新的细胞继续分裂,变得越来越特化。
随着特化程度的提高,在这一过程中也会失去一些东西。一旦单细胞胚胎分裂并进入双细胞胚胎期,较晚产生的细胞将迅速失去分化潜力,无法产生生成整个生物及其支持组织(如卵黄囊和胎盘)的所有细胞类型,成为效力较弱的干细胞。
科学家们将这些在单细胞胚胎期和双细胞胚胎期的全能细胞称为全能干细胞。然而,在不断的细胞分裂过程中,全能干细胞会逐渐产生
多能干细胞和专能干细胞。丁胜教授说,“通常在全能干细胞之后,其他干细胞都没有可能自行变成一个生命。”
为了更好地研究和控制全能干细胞,丁胜教授及其课题组建立了一个系统,实现了这些全能干细胞的诱导和维持,并以严格的标准确认了它们的身份。
凭借20年的研究工作和对细胞命运和利用化合物调控干细胞的理解,丁胜教授课题组选择并筛选了数千个小分子组合。通过多轮分析,他们确定了三种小分子:TTNPB、1-Azakenpaullone和WS6,可以将小鼠多能干细胞诱导为TotiSC。他们将这些分子称为TAW混合物。丁胜教授解释说,在这项新的发现之前,它们的综合效应并不为人所知。
丁胜教授课题组随后详细研究了接受TAW混合物处理的小鼠多能干细胞,包括它们的全能性和非多能性。所产生的TotiSC在所有的转录组、表观基因组和代谢组水平上通过了严格的分子测试标准。比如,他们发现,在TAW混合物诱导的TotiSC中,有数百个关键基因被打开。这些基因通常在
全能干细胞中发现,并已被该领域的其他科学家们指出为确定全能性的标准。与此同时,与多能干细胞相关的基因在TotiSC中被沉默了。
为了进一步证实TAW混合物诱导的TotiSC具有真正的全能状态,丁胜教授课题组在体外测试了它们的分化潜力,并将它们注射到小鼠早期胚胎中以观察体内的分化潜力。他们发现,TotiSC不仅在培养皿中表现得像真正的全能干细胞,而且在体内也能分化为胚胎细胞谱系和胚胎外细胞谱系。这是正常全能干细胞的一种典型特征,即有潜力同时发育成胎儿及其周围的卵黄囊和胎盘,而多能干细胞只能发育成胎儿。
此外,当丁胜教授课题组对TAW混合物诱导的TotiSC使用特殊培养条件时,TotiSC通过细胞分裂产生的细胞也显示出类似的全能性特征。这一观察表明,TAW诱导的TotiSC的全能性可以在实验室环境中维持,从而建立了一种稳定的系统。
将多能干细胞转变为全能干细胞,是一道医学难题。万幸的是,随着该项研究成果的问世,将彻底解决这一难题。对此,
再生医学网表示,相信随着该项研究成果的成熟应用,势必会强化干细胞疗法的临床应用性,从而造福更多的患者。