干細胞技術(shù)是21世紀最大的科學突破之一。英國科學家約翰?格登和日本科學家山中伸彌因發(fā)現(xiàn)成熟的細胞可以重新編程成為多能干細胞獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。近年來，人類在干細胞的基礎研究和臨床試驗中不斷獲得突破。
Nature重磅：中國科學家誘導出人類全能干細胞
2022年3月22日，中國科學院等研究團隊在國際頂級學術(shù)期刊《Nature》雜志發(fā)表了一項題為“Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage”的干細胞領域重要突破成果。研究團隊通過體細胞誘導培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細胞，這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細胞，它具有發(fā)育成所有組織與器官的潛力。
該項成果將助力實現(xiàn)未來人體器官的體外再生，對解決器官短缺，異體和異種移植排斥反應等問題，有著重大的意義。
日本科學家山中伸彌因為成功將已經(jīng)成熟的體細胞誘導成為囊胚階段的多能干細胞而獲2012年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。人類囊胚期的細胞是受精卵發(fā)育5-6天的狀態(tài)，其進一步發(fā)育的能力比較受限。
而本研究將該領域往前推進了一大步，研究者們開發(fā)了一種非轉(zhuǎn)基因、快速且可控的“雞尾酒”細胞重編程方法，能夠?qū)⑷说亩嗄芨杉毎D(zhuǎn)化為全能性的8細胞期胚胎樣細胞，即相當于受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的全能干細胞。
在受精卵發(fā)育早期，每天都發(fā)生著巨大變化，正是這2-3天，使科學家第一次通過體外誘導得到了人類8細胞期胚胎樣全能干細胞。這是迄今為止在體外誘導獲得的“最年輕”的人類細胞，具備非常強的發(fā)育潛力。這項研究也將有助于幫助解開人類胚胎早期發(fā)育的密鑰。
人類胚胎發(fā)育及組織形成中細胞潛能變化圖
圖解：受精卵（1）→二細胞卵裂球（2）→桑椹胚（3），都屬于全能干細胞。囊胚期的內(nèi)細胞團（4），屬于多能干細胞。三胚層期的細胞（5）屬于專能干細胞。心臟或骨骼里的干細胞（6）屬于專能或單能干細胞。
“這些全能性的8細胞期胚胎樣細胞重建了受精卵僅分裂3次后的胚胎狀態(tài)，相比過去的多能干細胞，這種細胞可以分化為胎盤組織，并可能發(fā)育為更成熟的各類身體組織，為全世界數(shù)百萬需要進行器官移植的患者帶來了福音?！?/span>論文的通訊作者，中國科學院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。
這是研究人員首次在真正意義上將人多能干細胞“轉(zhuǎn)化”為全能性的胚胎細胞，使得人們可以將“成年”版本的細胞，逆向轉(zhuǎn)化為具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細胞。同時，由于這次得到的全能細胞更接近早期胚胎的原始狀態(tài)，若將其用于再生醫(yī)學，培育得到的器官也將更接近于真實器官的狀態(tài)，更有利于移植。
干細胞技術(shù)人造器官，前景廣闊
隨著年齡的增長，人體內(nèi)各種內(nèi)臟器官都會發(fā)生功能的喪失和退化。衰老的器官無法替換，只能漸漸失去功能。而干細胞技術(shù)的發(fā)展，為人類生產(chǎn)充足的新生器官提供了可能性。
在臨床上，人們可以誘導干細胞，形成有特定功能的細胞。平面的器官比較容易培養(yǎng)。例如燒傷患者需要植皮，可以用自己的干細胞培養(yǎng)出一片皮膚，修復患處。
然而，對于立體的器官，則需要讓干細胞按照一定的框架結(jié)構(gòu)生長。國際上目前認為可行的途徑有兩條：通過生物反應器進行器官組織的體外培養(yǎng)，以及通過3D生物打印來制造功能器官及組織。
2020年6月，美國哈佛大學等機構(gòu)的研究人員在《自然》上發(fā)表文章 ，介紹了在人造皮膚領域的新成果，通過人類多能干細胞，科學家培養(yǎng)了可以長出毛發(fā)的皮膚類器官，并成功在老鼠身上長出新的毛發(fā)。這是首個擁有著幾乎完整功能的皮膚類器官的成功研究。
美國辛辛那提兒童醫(yī)院的韋爾斯實驗室就致力于用多能干細胞培養(yǎng)迷你胃。如今，實驗取得了飛躍，不僅能培育胃竇細胞，連胃底細胞也已不在話下。
迄今為止，科學家已經(jīng)能夠生產(chǎn)出類似于大腦、腎臟、舌、肺、腸道、胃和肝臟等類器官。
在未來世界，人體器官是否會像工業(yè)零件一樣，可以通過流水線生產(chǎn)？身體什么地方出現(xiàn)了問題，是否可以直接換個新的？這并非不可能。
現(xiàn)在干細胞應用人造器官的研究發(fā)展很快，美國生物學家、諾貝爾獎獲得者吉爾伯特認為，在50年內(nèi)，人類將能夠培育出人體的所有器官。
在利用干細胞培養(yǎng)出具有實際臨床應用價值的人體器官前，利用干細胞修復人體的傷病，已經(jīng)成為潛力無限的研究方向。隨著技術(shù)的進步，相信干細胞在未來會有更多的應用場景。
內(nèi)容來源：中國科技網(wǎng)
本文內(nèi)容審核專家
