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体细胞“返老还童”有新招?

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摘要 : 1月底,《自然》杂志上一篇关于将成熟体细胞变回初始状态——干细胞的新方法,吸引了不少业内人士的眼球。

 1月底,《自然》杂志上一篇关于将成熟体细胞变回初始状态——干细胞的新方法,吸引了不少业内人士的眼球。

体细胞“返老还童”有新招?

日本理化学研究所发育生物学实验室的小保方晴子

体细胞“返老还童”有新招?
体细胞“返老还童”有新招?

在实验过程中,研究人员通过荧光蛋白监测细胞的多能性,如果目标细胞展现出与多能性相关的基因表达,他们就可以检测到绿色荧光。

据报道,日本理化学研究所发育生物学实验室的小保方晴子(Obokata Haruko)和同事发现,将从新生小鼠身上分离的细胞暴露在弱酸性的环境中,能够使细胞恢复到干细胞状态。

不过,正当人们还沉浸在对于如此快捷方法的赞叹中时,发表于《科学》上的一篇文章却对该研究提出了质疑,认为实验图像存在异常现象。

酸液助体细胞恢复“年轻”

与之前实验室进行的复杂流程相比,小保方晴子只应用了纯化学刺激就实现了细胞类型的转换。

在实验过程中,研究人员通过荧光蛋白监测细胞的多能性,如果目标细胞展现出与多能性相关的基因表达,他们就可以检测到绿色荧光。然后,他们对不同环境压迫条件下的白细胞进行了检测,发现短期暴露在低pH溶液中的白细胞,有部分激活了多能性标记。最终研究人员将这些细胞收集起来,发现它们具备早期胚胎的基因标记——他们将这种现象称之为“刺激触发的多能性获得”(STAP)。

遗憾的是,STAP细胞在传统的小鼠胚胎干细胞培养条件下几乎不具备自我更新能力,只能存活几天。不过,当把STAP细胞转移到优化的培养多能干细胞的培养基中后,研究人员观察到了STAP细胞的增殖,并发现细胞呈现出胚胎干细胞的结构特征与基因表达模式,被称为STAP干细胞。

研究人员将STAP细胞注射入小鼠胚胎,结果获得了嵌合体小鼠——小鼠的细胞既有由胚胎分化出来的部分,也有从STAP分化出来的部分——嵌合体反映出STAP具有细胞多能性。令人欣喜的是,与之前干细胞恢复时只能形成胚胎细胞不同,STAP细胞还能够形成滋养细胞,并进一步发育成胎盘组织。

验证实验正在进行中

为了印证这一理论是否正确,中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所对该实验进行了再次验证。该研究所研究员李劲松在接受《中国科学报》记者采访时表示,因为这篇文章发表时临近春节,所以,他们在春节后第一时间赶回来对STAP实验进行重现。

“这次新方法培育的干细胞与传统意义的干细胞还不太一样,文章描述中,它具有更强的多能性,而且它的培养体系也与传统的不同。所以它的意义非常重大。”李劲松说。

尽管实验结果如何还需要时间检验,但让李劲松兴奋的是,STAP方法实在太简便了。

2006年,日本的山中伸弥团队通过调控4种转录因子获得了诱导性多能干细胞(iPSCs)。山中伸弥因此获颁2012年诺贝尔生理或医学奖,全球的干细胞研究也开始步入新的时代。“这种方法步骤比较烦琐,但是我们一直都在应用。”李劲松说,“而新方法只需要改变一下细胞周围的环境就可以了,虽然时间上并没有缩短,但是研究人员的工作量减少了。”

而且,据文章描述,STAP细胞除了形成胚胎之外,也具有能够形成滋养外胚层细胞,并进一步发育成胎盘等胚外组织的潜能,“这是传统意义的胚胎干细胞和iPSC所不具备的一种潜能。”李劲松说。

质疑声起

这种便捷的方法在受到同行关注的同时,也引来了质疑。

《自然》杂志报道一周后,美国《科学》杂志刊登了一篇报道,报道中称,一篇发表在以公开讨论科学研究结果为主的Pubpeer网站的匿名博客指出,在研究文章图像1i中存在异常现象——一个被拼接过的污点出现在中心通道的位置。

日本理化研究所总部的公共事务联络办公室就此问题回复了电子邮件,表示他们已经从网站上看到了相关的质疑,并且于2月13日启动了调查研究。研究项目组包括日本理化研究所和外面的科学家。但是,日本理化研究所却没有提及调查将何时结束以及负责人是谁,也没有提及这次调查是不是真是针对Pubpeer网站提出的问题。

就在同一天,一个日本博客也指出图片似乎在其他论文中已经被使用过,而此次刊登是经过了处理。不过,另一方面,也有日本博主指出,该研究的图片问题可能受到图像压缩噪音的影响。

日本理化研究所公共事物联络办公室表示,此次的研究是开创性的,因为他们提出的方法生成干细胞比之前报道的更简单,促使再生医学的进步,科学家试图种植替代组织用于治疗疾病和伤害。该图片问题可能并不意味着报道结果是无效的。目前,大家还在等待着调查的最终结果才能确定。

“万能”的干细胞

干细胞为何如此被重视?

自上世纪60年代以来,人们开始致力于干细胞的相关研究。干细胞又被称为起源细胞。简单来讲,它是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞,是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。

在一定条件下,干细胞可以分化成各种功能细胞,如皮肤细胞、神经细胞等。如果人体患病,医生可以通过干细胞的定向分化,生成身体新细胞替代病变细胞,在理论上可有效修复人体重要组织器官损伤及治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、自身免疫性疾病等重要疾病。

延伸阅读

干细胞研究历史

1999年底,全世界已有6种类型细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。

2000年,由Martin F. Pera等人领导的新加坡和澳大利亚科学家从治疗不育症的夫妇捐赠的胚泡内细胞群中分离得到人ES细胞,这些细胞体外增殖,保持正常的核型,自发分化形成来源于三个胚层的体细胞系。将其注入免疫缺陷小鼠体内产生畸胎瘤。

2003年,建立了人类皮肤细胞与兔子卵细胞种间融合的方法,为人胚胎干细胞研究提供了新的途径。

2004年,《马萨诸塞州先进细胞技术》杂志,报道克隆小鼠的干细胞可以通过形成细小血管的心肌细胞修复心衰小鼠的心肌损伤。这种克隆细胞比来源于骨髓的成体干细胞修复作用更快、更有效,可以取代40%的瘢痕组织和恢复心肌功能。这是首次显示克隆干细胞在活体动物体内修复受损组织。

2006年,日本京都大学的山中伸弥就作了相关的研究。他发现,将一种与胚胎干细胞多能性相关的四基因联合体导入到小鼠尾部细胞中时,这些细胞能够具有类似于胚胎干细胞的性质。

2007年,美国和日本两个独立研究小组分别宣布利用基因重新编排技术将人体皮肤细胞改造成了类似胚胎干细胞的“万能细胞”。

来源: 中国科学报 浏览次数:38

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