Cell头条:破解iPS细胞异种再生技术

【字体: 时间:2010年09月07日 来源:生物通

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  9月3日最新出版的Cell头条是Interspecies Organogenesis,来自日本东京大学医学研究院的研究人员成功的利用大鼠的iPS细胞(诱导多能性干细胞)培育出小鼠的胰腺,这是首次成功的将不同种动物的细胞生成内脏器官的实验。

  

生物通报道:9月3日最新出版的Cell头条是Interspecies Organogenesis,来自日本东京大学医学研究院的研究人员成功的利用大鼠的iPS细胞(诱导多能性干细胞)培育出小鼠的胰腺,这是首次成功的将不同种动物的细胞生成内脏器官的实验。

领导这一研究的是东京大学知名干细胞研究专家Hiromitsu Nakauchi,同期Cell杂志也配发了新加坡医学生物学研究院Davor Solter的评论文章。

再生医学的目的是希望能从病患的多能干细胞中获得器官,最新的这篇文章通过将大鼠的iPS细胞注入到小鼠胚球中,在缺乏胰腺的小鼠中产生了一个具有功能的大鼠胰腺,这为再生医疗治疗糖尿病开辟了一条新路。

一般的情况下,动物的受精卵经过反复的细胞分裂生成生物体的各个内脏器官,而研究人员却改变了这一过程:他们令已被改变遗传基因的雌、雄小鼠进行交配,得到无法自主生成胰脏的小鼠受精卵。三天后,他们又将从大鼠的尾巴中提取的10至15个iPS细胞注入已经分裂成胚胎的小鼠受精卵中,最终培育出一只拥有大鼠胰脏的小鼠。

研究人员进行了大约150只小鼠实验,但只得到了一只成年小鼠。研究结果表明这只小鼠拥有与大鼠相同的胰脏细胞,血糖值也保持正常。目前使用诱导多功能干细胞开展的再生医疗研究主要集中在对脏器和组织的修复上,虽然通过这种干细胞在体内培育器官的研究尚处起步阶段,但相关研究成果为再生医疗领域的研究带来了新希望。

小鼠(mouse)与大鼠(rat)虽在生物分类学上同属脊椎动物门、哺乳动物纲、啮齿目、鼠科,但前者为鼷鼠属、小家鼠种,后者则为家鼠属、褐家鼠种。两者均被广泛运用于遗传学研究中。

近期大鼠的研究也获得了许多重要的突破,比如来自美国德州西南医学中心的研究人员35个新型大鼠品系,每一种品系中都包含一种特异性的突变,有助于科学家们分析人类的疾病,比如癌症,糖尿病,阿兹海默症,生物钟紊乱和精神等方面的疾病。

除此之外,南加州大学的华人科学家也首次成功的获得了基因敲除大鼠,,这是到目前为止,世界上第二种完成基因敲除的动物模型,该研究为进一步分析人类疾病提供了一种新的平台。这一研究成果公布在生命科学研究顶级刊物《Nature》杂志上。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Generation of Rat Pancreas in Mouse by Interspecific Blastocyst Injection of Pluripotent Stem Cells

Highlights
Pdx1−/− mice provide developmental niche for blastocyst complementation approach
Mouse pluripotent stem cell (PSC)-derived pancreas is generated in Pdx1−/− mice
Generation of interspecific chimeras between mouse and rat using PSCs of each
Generation of rat pancreas in mouse via interspecific blastocyst complementation
Summary
The complexity of organogenesis hinders in vitro generation of organs derived from a patient's pluripotent stem cells (PSCs), an ultimate goal of regenerative medicine. Mouse wild-type PSCs injected into Pdx1−/− (pancreatogenesis-disabled) mouse blastocysts developmentally compensated vacancy of the pancreatic “developmental niche,” generating almost entirely PSC-derived pancreas. To examine the potential for xenogenic approaches in blastocyst complementation, we injected mouse or rat PSCs into rat or mouse blastocysts, respectively, generating interspecific chimeras and thus confirming that PSCs can contribute to xenogenic development between mouse and rat. The development of these mouse/rat chimeras was primarily influenced by host blastocyst and/or foster mother, evident by body size and species-specific organogenesis. We further injected rat wild-type PSCs into Pdx1−/− mouse blastocysts, generating normally functioning rat pancreas in Pdx1−/− mice. These data constitute proof of principle for interspecific blastocyst complementation and for generation in vivo of organs derived from donor PSCs using a xenogenic environment. 

 

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