干细胞遇新技术“如虎添翼”，生产器官只需短短几天！

最近，英国Wellcome Trust Sanger研究所科学家和他们在剑桥大学的合作者创造了一种全新技术来控制干细胞分化。这种技术可以在短短几天之内将屈指可数的干细胞变成数百万个功能细胞，极大地简化人脑和人肌肉细胞生产流程。

该研究对应的文章发表于最新上线的Stem Cell Reports杂志，题为“Inducible and deterministic forward programming of human pluripotent stem cells”。该研究为多种新型细胞类型研究与生产而开启了一扇全新的大门。基于这项研究，科学家和临床医生可以快速地制造多种科研和临床亟需的人类细胞，更好地应对目前细胞领域所面临的多种科研和临床挑战。

人类多能干细胞具备分化为包括脑组织等多种难以获取组织在内的能力。基于干细胞分化成的人类组织，科学家可以更好地研究包括癌症，阿尔茨海默病，多发性硬化症和心脏病在内的多种人类疾病。

在人类中，单个脑细胞需要9至12个月才能发育完全。基于既有的技术，为了从诱导多能干细胞中生产包括灰质（神经元）和白质（少突胶质细胞）在内的人脑细胞，科学家和临床医生不得不耗费三到二十周的实验时间与大量资源。然而，这些复杂并耗时方法在最终通常却只能产生高度不纯的混合细胞系。

Wellcome Trust Sanger研究所的新平台OPTi-OX优化了原有技术中人类干细胞基因转换的具体方式。在几天之内，科学家们就能够应用OPTi-OX生产数百万个几乎相同的人类细胞。

除了科学家在研究中所生产的神经细胞，少突胶质细胞和肌肉细胞之外，OPTi-OX还可以在短时间内以前所未有的纯度生产任何类型的细胞。

为了更好地生产高纯度神经元，少突胶质细胞和肌肉细胞，科学家改变了干细胞系中某些特殊的DNA。通过对这些基因的表达调控，该团队实现了干细胞的“重新编程”，创建了一个数目极大并且几乎完全相同细胞的系。

该研究对应文章的作者，Wellcome Trust Sanger研究所的Ludovic Vallier博士说：“真正令人兴奋的是，我们仅仅只需改变这些干细胞的一些转录因子就能在不到一个星期的时间内生产足够多我们想要细胞。特定细胞因子的表达使干细胞直接分化成为目的细胞，而绕过漫长的细胞发育过程，实现了特定种类细胞的快速生产。

文章的共同第一作者，剑桥大学的Daniel Ortmann博士说：“基于诸如Human Cell Atlas等多家数据库的大量数据，我们在对细胞的研究中发现了大量的重要信息。基于这些与细胞分化密切相关的信息，我们可以在短时间内对细胞分化进行快速调节，以这种方式轻松生产任何种类的细胞。”

文章的作者之一，剑桥大学临床医生Mark Kotter说：“本研究中产生的神经元已经被用来研究大脑的发育和功能。这种方法可以快速地生产诸如脑细胞等以往十分难以获得的细胞系和特殊组织，帮助我们更好地了解疾病发生并开发应对各种疾病的药物和疗法。”

来源：Matthias Pawlowski et al. (2017) Inducible and deterministic forward programming of human pluripotent stem cells. Stem Cell Reports. DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.02.016

（转化医学网360zhyx.com）