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清华团队发现“神奇药水”
2022年06月22日23:18:52    402次阅读 [科技新闻]


6月23日消息,据清华大学公众号消息,清华大学药学院丁胜团队以哺乳动物小鼠为主要研究对象,经过6年多攻关为再生领域“寻药”,首次发现全能干细胞的体外定向诱导及其稳定培养的“神奇药水”。在未来,不止像小说中孙悟空身上的毫毛,动物身上的血液、皮肤等任何一处体细胞,都能通过重新编程为多能干细胞,进而“用药”后成为能够独立形成生命的全能干细胞。6月21日,丁胜团队的研究成果 ——《采用小分子鸡尾酒组合诱导小鼠全能干细胞》在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)杂志上发表。Mitbbs.com


带着从培养箱里蹦出来一只小鼠的科学畅想,丁胜团队将研究的重点聚焦在三个方面:无需生殖细胞参与、解决多能干细胞在什么条件下可以逆转为具有独立产生生命个体能力的全能干细胞、逆转后的全能干细胞可稳定培养且能自我复制。“逆转包含两层含义,表面看上去是细胞年龄的‘返老还童’,本质上是细胞‘命运的转折’,即能否重返全能干细胞阶段,从而具备产生独立生命个体的潜能。”谈到这次的研究突破,丁胜教授话不多,但一针见血。Mitbbs.com


在哺乳动物中,全能性是指一个或一类细胞具有发育成胚内和胚外组织的所有分化细胞,并进而形成一个有机体的能力。以小鼠为例,只有受精卵及二细胞期卵裂球才具有真正的全能性。迄今为止,哺乳动物生命的产生只能依赖于生殖细胞,通过精卵结合、克隆技术等方式产生。丁胜团队的研究无需生殖细胞的参与,可以将小鼠身上的任何一个体细胞逆转到与二细胞胚胎相似的阶段。Mitbbs.com


这个逆转过程,少不了会“72变”的干细胞参与。根据干细胞的发育等级和分化能力,从高到低可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。全能干细胞能最终发育成完整个体以及胚外组织,例如受精卵及二细胞期胚胎;多能干细胞具有无限增殖和多向分化潜能,例如胚胎干细胞;单能干细胞,仅具有分化为有限的几种密切相关的细胞类型,如造血干细胞等。Mitbbs.com


2015年以来,丁胜结合自己20多年通过化合物调节干细胞的研究经验,带领团队在自己实验室找寻小鼠多能干细胞向全能干细胞逆转的“神奇药水组合”。他表示,为了更好地研究和控制全能干细胞,团队建立了一个能够诱导并维持这些细胞的系统,并采用严格的标准来确认全能干细胞身份。Mitbbs.com


利用已经成熟的技术从体细胞逆转为多能干细胞,然后找到合适的化学小分子,按照一定逻辑组合成“神奇药水”对多能干细胞进行诱导,短短几天,全能干细胞就能产生并稳定培养。Mitbbs.com



2020年,丁胜带领团队发现了三种化学小分子的组合可以将小鼠多能干细胞诱导成具有全能特性的细胞。由于三种化学小分子的组合与调制鸡尾酒有异曲同工之妙,大家将这种分子组合称为“TAW鸡尾酒药物组合”。Mitbbs.com



经过验证,团队发现加入“神奇药水”诱导后的细胞,数百个关键基因被开启。这些基因通常在全能干细胞中被发现,并被该领域的其他研究学者认定为确定全能性的标准。同时,与多能干细胞相关的基因处于沉默状态。团队还在体外测试了 TAW 诱导后的细胞的分化潜力,并将其注射到小鼠早期胚胎中以观察其体内的分化潜力。他们发现,这些细胞不仅在培养皿中表现出具备真正的全能干细胞的特点,而且在体内还分化成胚内和胚外谱系,具备发育成胎儿和卵黄囊、胎盘的潜力。Mitbbs.com


此外,作为非常善变的干细胞,小鼠的全能干细胞在自然状态下是瞬时、不可逆转的,会迅速向下分裂、分化、发育。“TAW鸡尾酒药物组合”的重要功能之一,是将全能干细胞“捕获”,使其在体外可以自我复制的同时,维持其全能性状态。Mitbbs.com


尽管目前从培养箱里蹦出一只小鼠的科学畅想还没有完全实现,但丁胜团队对全能干细胞的开创性研究打开了一扇门,它为再次创造个体生命甚至加速不同物种的进化创造了可能。 Mitbbs.com

 
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