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干细胞分化新机制

编辑:admin 发布时间:2017-05-06 11:54 点击数:

  如何获得神经元、肝脏细胞及胰腺β细胞等具有特定功能的细胞,是再生医学研究的重要课题之一。

  北京时间5月3日,国际顶级学术期刊《自然—通讯》在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿和舒晓东团队关于调控人胚胎干细胞向肝系细胞分化机理研究的成果。

  该研究报道了在完全可控的诱导条件下,人类胚胎干细胞向肝细胞分化的过程,揭示了一种调控细胞命运转换的普遍机制,为干细胞在再生医学中的运用提供了新的可能性。
 

细胞分化
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  人体由大约200种、200万亿个细胞组成,其中上皮细胞和间充质细胞是最普遍的两种细胞类型。人类胚胎发育从上皮细胞开始,进一步生出间充质细胞,被称为上皮—间充质细胞转换现象(EMT)。早年间,该课题组通过优化转化因子导入的顺序,发现在体细胞重编程早期诱导EMT有利于提高重编程效率。

  “既然上皮细胞可转换为间充质细胞,那么间充质细胞是否可以转换为上皮细胞?”裴端卿课题组从2010年开始,使用人体最常见的间充质细胞—皮肤成纤维细胞,培养出类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞,并发现了“间充质—上皮细胞”的转换(MET)在其中的关键性作用。这意味着,通过诱导间充质细胞向上皮细胞的转换,普通细胞也可诱导为多能干细胞。

  经过4年时间,该团队证实从胚胎干细胞到肝脏细胞分化的第三天会出现典型的间充质细胞,并证明“EMT—MET”驱动多能干细胞向体细胞分化。以前人们认为体细胞重编程与干细胞分化分属不同机理体系,这项研究却为统一两者迈出一大步。

  裴端卿认为,间充质细胞状态与上皮细胞状态的相互转换机理,可能在其他类型的细胞命运转换过程中也有重要作用。在本研究中,科研人员运用单细胞分析、CRISPR/Cas9介导的基因修饰等技术,初步阐明了调控上述细胞命运转换的分子机制:Activin A诱导人胚胎干细胞分泌EMT的诱导信号TGF-β,后者激活EMT转录因子SNAI1,从而激活胚胎干细胞的肝系分化过程。

  舒晓东表示,EMT/MET调控细胞命运功能的发现,为获得特定功能的细胞提供了一个理论性框架,有望通过对EMT/MET过程的分析和调控,高效、同步地获得特定功能的细胞。同时,降低分化程度不足导致的潜在安全隐患(如成瘤性等),从而满足再生医学研究对细胞的需求。

  评论指出,因缺乏完善机理及机理机制驱动的应用研究,干细胞应用进展缓慢。裴端卿等中国科学家的研究成果有望建立一种普适性的基于“EMT—MET”调控细胞命运转换的模型,为干细胞在再生医学的运用“打开一扇窗”。

  如何大量获得具有特定功能的细胞如神经元、肝脏细胞及胰腺β细胞等是当前再生医学研究的重要课题之一,因为它们是细胞移植及体外人类器官构建的基础。科研人员结合体细胞重编程、定向分化或是转分化技术现在已经能够获得多种功能性细胞,但是,不同方法诱导效率不一,所获得的产物细胞的体内安全性、有效性不易评估。

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