著名干细胞科学家Nature、Science、Cell连发重大成果

来自Salk研究所的科学家们发现了一类新型的多能干细胞（能够发育成为所有的组织类型），它们的特性与在发育胚胎中的位置密切相关。与科学研究中传统采用的干细胞相比，这些细胞呈现出时间相关的发育阶段。他们的研究论文发表在5月6日的《自然》（Nature）杂志上。

论文的资深作者是Salk生物研究所资深教授Juan Carlos Izpisua Belmonte。Belmonte教授主要从事干细胞和再生医学领域的研究，利用多种模式生物和人多能干细胞等工具探索心脏和血管等系统的发育与再生，以及通过体细胞重编程、去分化和转分化等手段获得功能性细胞的技术突破。在Cell，Nature，Cell Stem Cell等杂志上发表学术论文三百余篇，担任多个学术期刊编委，荣获Roger Guillemin Nobel Endowed Chair，Doctor Benepres Honor Prize等各种奖项。

近一月来，Izpisua Belmonte研究小组接连在Cell、Science杂志上发表了两项重要的研究成果。在4月23日Cell杂志上的一项研究中，Izpisua Belmonte报告称首次成功尝试使用基因编辑技术阻止了与多种人类线粒体疾病相关的突变线粒体DNA从小鼠母亲处传递给后代。这对于防止致病突变传递至后代有可能具有广泛的临床意义。

在4月30日的Science杂志上，Izpisua Belmonte研究小组与中科院和北京大学的科学家们合作，发现了Werner综合征的一些潜在遗传突变，由此将衰老过程与紧密包装的细胞异染色质解体联系到了一起，这有可能促成一些方法预防及治疗如癌症、糖尿病和阿尔茨海默氏症等年龄相关的疾病。

在这篇最新的Nature论文中，科学家们报道称利用这些新型干细胞开发出了第一种可靠的方法，将人类干细胞整合到了实验室培养皿中不能生长发育的胚胎内，以这种方式人类细胞开始分化成为早期的组织。

Izpisua Belmonte说：“我们发现的这些区域特异性的细胞为在实验室中研究发育、进化和疾病提供了巨大的优势，并有可能为生成新的疗法提供一些途径。”

研究人员将这类新细胞命名为“区域选择性多能干细胞”（ region-selective pluripotent stem cells，rsPSCs）。相比于传统的人类多能干细胞，这些rsPSCs在实验室中更易于培育，为大规模生产和基因编辑――细胞替代疗法两种希望得到的性能提供了优势。

为了生成这些细胞，Salk研究所的科学家们开发出了一种化学信号组合，来引导实验室培养皿中的人类干细胞变得在空间上定向。

随后他们将这些空间定向人类干细胞（人类rsPSCs）插入到部分切除小鼠胚胎的特异区域中，然后将它们放置在培养皿内培育36小时。此外，他们还插入了采用传统方法培养的人类干细胞，因此他们可以比较当前的技术与他们的新技术。

当通过传统方法衍生的人类干细胞无法整合到改造胚胎中去时，这些人类rsPSCs开始发育成为早期的组织，在早期胚胎这一区域中的这些细胞经历了可产生机体所有的细胞、组织和器官的动态变化。事实上这些人类rsPSCs启动了分化为早期胚胎中三大主要细胞胚层――外胚层、中胚层和内胚层的过程。Salk研究所的研究人员阻止了这些细胞进一步分化，但就理论上而言，每个胚层都有能力生成特定的组织和器官。

与Salk研究所的Joseph Ecker和Alan Saghatelian教授实验室合作，Izpisua Belmonte研究小组对新细胞进行了广泛的特征鉴定，发现这些rsPSCs显示出不同的分子和代谢特点，以及一些新的表观遗传标记。

新论文的第一作者、Izpisua Belmonte 实验室博士后研究人员Jun Wu 说：“就实验室培养干细胞来说，这些干细胞的区域选择性状态是一种全新的状态，并且提供了一些重要的见解：人类干细胞有可能是如何分化为可以生成广泛的组织和器官的衍生物的。我们不仅需要考虑时间，还要考虑这些干细胞的空间特征。了解干细胞两个方面的特性对于生成适用于再生医学的功能性和成熟细胞类型至关重要。”

（转化医学网360zhyx.com）