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德国科学家培育出实验室级别多能干细胞

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点击次数:  更新时间:2016-01-27  【打印此页

人类多能干细胞(hPSCs)能够自我更新并转换成为体内其他任何类型的细胞,使其成为细胞移植疗法、药物开发、细胞分化和发育研究的一种很有前途的材料来源。然而,众所周知,干细胞是很难维持和培养。像所有的真核细胞一样,它们对养分的有效性、pH值、温度、氧气和二氧化碳的含量都很敏感,而且它们也易于分化,留给研究人员的细胞往往不同于他们打算在实验中使用的细胞。在国际干细胞领域, hESCs的培养方案已经初步规范化并且随着hESCs 的自我更新和分化调控机制上新发现的不断涌现, 细胞维持方案也在随之发展和改进。

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过去十年来,科学家们开发了各种各样的hPSC培养方法。2014年5月,巴西的一个研究小组,使用人经血间充质细胞(menstrual blood-derived mesenchymal cells,MBMCs)作为饲养层细胞,他们发现,MBMCs可以取代动物来源的饲养系统,用于培养人类胚胎干细胞,并能够使它们成长在一个未分化的阶段,这一研究结果发表在《Cell Medicine》杂志(一种新的人胚胎干细胞培养方法)。2014年12月,美国NIH的科学家在《Cell Stem Cell》杂志发表综述,对不同培养方法和培养成分进行了比较,分析了它们的优点和劣势。此外,文章还探讨了hPSC培养的注意事项、面临的挑战和未来的方向,以便人们能够更好的扩增、分化和使用hPSC。

2015年初,斯克里普斯研究所(TSRI)和加州大学(UC)圣迭戈医学院的研究人员带领的一项新研究表明,某些特定干细胞培养方法与DNA突变增加有关。这项研究为研究人员指出了更安全和更可靠的干细胞培养方法,来治疗疾病和损伤。相关研究结果发表在二月二十五日的《PLOS ONE》杂志(更安全的干细胞培养新方法)。但是,也有研究发出了不同的声音,2015年5月,美国德克萨斯大学El Paso分校和日本理化学研究所(RIKEN)合作进行的一项新研究,对长期持有的观念——“饲养细胞为干细胞生长提供必要的营养物质并防止细胞分化”,提出了一些质疑。这项研究结果发表在英国皇家化学学会知名期刊《Journal of Materials Chemistry B》,本文作者在一份新闻稿中指出:“我们已经证明了一种重要的现象。这些饲养层细胞——很难生长,对于干细胞生长来说,可能根本并不重要。”

2016年伊始,来自德国亥姆霍兹协会Max Delbrück分子医学中心(MDC)的科学家们,又提出了一种方法,在细胞培养物中检测这样的多能干细胞,并在实验室中有效地保存它们。

本研究资深作者Zsuzsanna Izsvák指出:“有了我们这种方法,世界各地的研究人员就有可能获得这些令人垂涎的干细胞,并用它们开发创新的治疗方法。”她带领的研究小组,与来自英国巴斯大学和德国Paul Ehrlich研究所的同事一起,将这一操作流程发表在最近的《Nature Protocols》杂志(DOI:nprot。2016.016)。

科学家希望,在将来,我们用多能干细胞,在理论上可以培育出每一种组织,有望能治愈各种疾病。与小鼠形成对照,在实验中从胚胎移除的人类干细胞,会迅速失去其原来的状态,Izsvák解释说:“初始干细胞通常占整个细胞培养物的不到百分之五。”因此,她和同事们想出了一个绝招,来分离这些细胞,并使它们的多能性能够保持更长的时间。

在2014年底,研究人员就已经在《Nature》杂志提出了他们的方法论原则。当时,他们找到一段名为HERVH的序列,它在原始干细胞的遗传物质中是活跃的。使用一个报告基因——已经连接于一个荧光蛋白,研究人员能够使HERVH保持在活跃的状态,并同时检测到保留了多能性的细胞。

Izsvák指出,这种方法不仅适用于胚胎干细胞,而且也适用于诱导多能干细胞。从伦理上说,这些iPS细胞被认为是胚胎干细胞的一个中性替代,因为它们是取自成人的人工再生的成熟细胞。(来源:生物谷)

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