世界首例!港大學者Nature子刊培養出豬擴增潛能干細胞

【字體: 時間:2019年06月05日 來源:生物通

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  這項研究在干細胞領域取得突破性發展,為胚胎發育、再生醫學、生物科技及農業的研究開拓了新途徑。

  

生物通報道:來自香港大學李嘉誠醫學院(港大醫學院)的研究人員發表了題為“Establishment of porcine and human expanded potential stem cells”的文章,在全球首次成功獲得豬的擴增潛能干細胞(EPSCs),這是一類保留有胚胎最初發育潛能的細胞,這為研究胚胎發育,基因組學、再生醫學、生物科技及農業的轉化研究帶來新突破。

這一研究發現公布在6月3日的Nature Cell Biology雜志上,文章的通訊作者為港大醫學院劉澎濤教授和德國漢諾威醫學院的Heiner Niemann。

EPSCs是什么?

迄今為止,胚胎干細胞一般都是來自于數十個細胞的植入前胚胎(又稱囊胚)。在囊胚形成前,胚胎細胞仍然具備分化成不同種類細胞的可能性,因此具有全能性特征。

2017年,當時還在英國Sanger研究院的劉澎濤博士第一次在小鼠中生成了一類新型干細胞:Expanded Potential Stem Cells (EPSCs,擴增潛能干細胞),這類細胞比目前的干細胞系具有更大的擴增潛力,它們具有發育胚胎中第一細胞的特征,并且可以發育成任何類型的細胞。(劉澎濤博士最新Nature文章:首次發現一類新型干細胞

研究表明,EPSCs源自囊胚形成前的植入前胚胎,而通用的標準胚胎干細胞則是在受精卵發育成大約100個細胞的胚囊階段時提取的。因此研究人員認為,從發育最初期的胚胎細胞建立新型胚胎干細胞可能會進一步促進干細胞研究。

豬擴增潛能干細胞

劉教授表示,“幾十年來,科學家們一直試圖獲得豬胚胎干細胞而沒有取得多大成功,通過我們的擴增潛能干細胞技術,現在可以成功地從豬胚胎植入前胚胎中獲得并鑒定了這種干細胞。我們還建立了類似的人類干細胞!

這項最新研究從豬和人類身上取得擴增潛能干細胞(EPSCs),其中豬EPSCs研究結果尤為重要,因為這是科研人員首次在豬早期胚胎中取得干細胞。

豬具有重要的生物醫學研究價值,其遺傳基因、身體構造及生理機能(如器官大。┡c人類相近。如果能夠改造豬的干細胞基因,不但有利于動物健康及食物生產,而且也能促進生物醫學研究 ,比如器官移植。當然,人體EPSCs研究也可為人體的發育成長及再生醫學研究提供新的細胞來源。

目前,劉澎濤教授團隊已經成功從小鼠、豬和人類取得EPSCs。這些來自不同物種的干細胞,有相似的分子特性,可以進行多次基因編輯。人類的EPSCs除了可以分化為人體的所有細胞類型,用于人類疾病和再生醫學研究,而且還由于人體EPSCs可以產生大量胎盤滋養層細胞,可以提供研究先兆子癇和流產等妊娠并發癥提供了新機會

文章第一作者,港大生物醫學學院的高學飛博士表示,“這些EPSCs細胞具有傳統胚胎干細胞或誘導多能干細胞不常見的發育潛能。它們可以產生所有胚胎和胚胎外細胞系,包括在胎盤和卵黃囊中出現的細胞類型!

科學家在上世紀70和80年代首次從小鼠囊胚建立胚胎干細胞系,但迄今為止,除了在一些嚙齒類及靈長類動物以外,科學家很難從其他哺乳類動物建立胚胎干細胞株。劉澎濤教授和其團隊在多年前提出了這個新的EPSC構想,他們認為從比囊胚期更早期的植入前胚胎建立干細胞體系十分重要。

“越早在哺乳類動物胚胎發育初期取得干細胞,細胞中物種之間可能存在的差異越小,EPSC技術應用在多種哺乳類物種上的成功機會就越大。我們的目的是研究在什么條件下,可以在不同物種的胚胎發育的最早期取得干細胞,這個時期的胚胎細胞就像一張空白的紙,理論上說應該具有最大的發育潛力,而最新研究結果證明,這個構思和猜想基本上是正確的”,劉教授說。

文章的另外一位一作,德國動物衛生研究院Monika Nowak-Imialek博士說:“我們從豬胚胎分離出來的EPSCs是全球首個擁有完整潛能的豬胚胎干細胞株。由于EPSC具有分化成所有類型細胞的發育潛能,它們將可以極大程度促進發育生物學、再生醫學、器官移植、疾病模型,動物健康、農業及生物科技!

劉教授早年畢業于河南師范大學,1998年博士畢業于美國貝勒醫學院,2003年加盟英國威康信托基金會桑格研究所研究員,2010年晉升為資深研究員和課題組長。2005年擔任過包括輝瑞在內多家生物醫藥公司之科學顧問,后開始在港大組建實驗室,擅長化學基因組研究,先后發表學術論文百余篇。


原文標題:

Establishment of porcine and human expanded potential stem cells

https://www.nature.com/articles/s41556-019-0333-2




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