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活细胞重编程的细胞

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研究人员已经发现了一种令人惊讶的有效方法,可以将成熟的小鼠细胞“重新编程”为胚胎状态,能够成为任何人体细胞类型。他们的食谱:让转化发生在一个活的动物而不是培养皿中。这一发现可以帮助科学家更好地理解重编程如何起作用,并且有朝一日可能有助于在实验室或病人体内培养替代组织或器官。

在培养皿中,增加四种基因的表达可以将皮肤和其他细胞转化为所谓的诱导多能干(iPS)细胞。多能细胞可以变成任何通常在体内发现的细胞类型 - 虽然有某些特殊类型的组织,例如胎盘,它们不能形成。 (从胚胎中提取的干细胞称为胚胎干[ES]细胞,也是多潜能的。)

然而,许多科学家认为活组织中的细胞环境会干扰重编程过程,特别是因为自然发育通常是单向街道,从干细胞到分化成熟的组织细胞。 “假设是我们体内的一切都在促进分化,”马德里西班牙国家癌症研究中心的Manuel Serrano说。

塞拉诺和他的同事们已经证明了这个假设是错误的。他们开发了一种转基因小鼠,其中一种特定的药物可以在所有动物的细胞中开启四种重编程因子。塞拉诺说,第一次诱发重编程的尝试在数日内将动物杀死,因为它们的肠失败。科学家们今天在自然报告说,较低剂量的药物并不是立即致死的,但动物形成肿瘤,这种肿瘤是由称为畸胎瘤的多能细胞引起的。然而,畸胎瘤并不常见。他们还包括胎盘细胞,标准的iPS和ES细胞不能生产。两只小鼠在他们的腹部也发育出类似非常早期胚胎的囊肿,带有卵黄囊和血细胞发育的第一个迹象。

这表明细胞超出了多能性,并且具有全能细胞的某些特征,这些细胞甚至在发育上更原始,并且不仅可以产生胚胎组织,还可以产生胎盘等支持组织。 (受精卵是全能细胞的典型例子。)Serrano说,在活体组织中进行重编程不仅是可能的,“它甚至更好”,Serrano说。“这篇论文真的很引人注目和挑衅(如果有点令人毛骨悚然)“,波士顿儿童医院和哈佛医学院干细胞研究员George Daley在一封电子邮件中写道,他和Serrano都表示,目前仍不清楚为什么鼠标体内的重新编程将细胞推向更远的方向一个原始的状态,找出它可以帮助研究人员更好地了解细胞重新编程后会发生什么,并且可能为控制多能性和全能性之间差异的分子信号提供新线索

虽然小鼠肿瘤的生长是不受控制的,塞拉诺说他和他的同事们想测试一个更有限的体内重编程版本是否可以使受损的组织(如心脏)能够注册enerate。他们还想看看他们是否可以使用该技术的一种变体来重新编程放置在鼠标内的人类细胞。人ES和iPS细胞似乎处于比它们的小鼠更分化的状态,这使得从它们生长某些类型的细胞变得更加困难。塞拉诺说,体内重编程可能允许科学家们分离出更原始和更灵活的人类多能细胞。

Daley指出,当两栖动物再生它们的四肢时,它们会形成一簇原始未分化细胞,称为blastema。也许一种体内重编程的版本可以允许哺乳动物再生它们通常不能再生的组织,例如四肢或心脏,他说:“我认为这当然是一个有趣的可能性。”

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