世界首例!港大学者Nature子刊培养出猪扩增潜能干细胞

【字体: 时间:2019年06月05日 来源:生物通

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  这项研究在干细胞领域取得突破性发展,为胚胎发育、再生医学、生物科技及农业的研究开拓了新途径。

  

生物通报道:来自香港大学李嘉诚医学院(港大医学院)的研究人员发表了题为“Establishment of porcine and human expanded potential stem cells”的文章,在全球首次成功获得猪的扩增潜能干细胞(EPSCs),这是一类保留有胚胎最初发育潜能的细胞,这为研究胚胎发育,基因组学、再生医学、生物科技及农业的转化研究带来新突破。

这一研究发现公布在6月3日的Nature Cell Biology杂志上,文章的通讯作者为港大医学院刘澎涛教授和德国汉诺威医学院的Heiner Niemann。

EPSCs是什么?

迄今为止,胚胎干细胞一般都是来自于数十个细胞的植入前胚胎(又称囊胚)。在囊胚形成前,胚胎细胞仍然具备分化成不同种类细胞的可能性,因此具有全能性特征。

2017年,当时还在英国Sanger研究院的刘澎涛博士第一次在小鼠中生成了一类新型干细胞:Expanded Potential Stem Cells (EPSCs,扩增潜能干细胞),这类细胞比目前的干细胞系具有更大的扩增潜力,它们具有发育胚胎中第一细胞的特征,并且可以发育成任何类型的细胞。(刘澎涛博士最新Nature文章:首次发现一类新型干细胞

研究表明,EPSCs源自囊胚形成前的植入前胚胎,而通用的标准胚胎干细胞则是在受精卵发育成大约100个细胞的胚囊阶段时提取的。因此研究人员认为,从发育最初期的胚胎细胞建立新型胚胎干细胞可能会进一步促进干细胞研究。

猪扩增潜能干细胞

刘教授表示,“几十年来,科学家们一直试图获得猪胚胎干细胞而没有取得多大成功,通过我们的扩增潜能干细胞技术,现在可以成功地从猪胚胎植入前胚胎中获得并鉴定了这种干细胞。我们还建立了类似的人类干细胞。”

这项最新研究从猪和人类身上取得扩增潜能干细胞(EPSCs),其中猪EPSCs研究结果尤为重要,因为这是科研人员首次在猪早期胚胎中取得干细胞。

猪具有重要的生物医学研究价值,其遗传基因、身体构造及生理机能(如器官大小)与人类相近。如果能够改造猪的干细胞基因,不但有利于动物健康及食物生产,而且也能促进生物医学研究 ,比如器官移植。当然,人体EPSCs研究也可为人体的发育成长及再生医学研究提供新的细胞来源。

目前,刘澎涛教授团队已经成功从小鼠、猪和人类取得EPSCs。这些来自不同物种的干细胞,有相似的分子特性,可以进行多次基因编辑。人类的EPSCs除了可以分化为人体的所有细胞类型,用于人类疾病和再生医学研究,而且还由于人体EPSCs可以产生大量胎盘滋养层细胞,可以提供研究先兆子痫和流产等妊娠并发症提供了新机会

文章第一作者,港大生物医学学院的高学飞博士表示,“这些EPSCs细胞具有传统胚胎干细胞或诱导多能干细胞不常见的发育潜能。它们可以产生所有胚胎和胚胎外细胞系,包括在胎盘和卵黄囊中出现的细胞类型。”

科学家在上世纪70和80年代首次从小鼠囊胚建立胚胎干细胞系,但迄今为止,除了在一些啮齿类及灵长类动物以外,科学家很难从其他哺乳类动物建立胚胎干细胞株。刘澎涛教授和其团队在多年前提出了这个新的EPSC构想,他们认为从比囊胚期更早期的植入前胚胎建立干细胞体系十分重要。

“越早在哺乳类动物胚胎发育初期取得干细胞,细胞中物种之间可能存在的差异越小,EPSC技术应用在多种哺乳类物种上的成功机会就越大。我们的目的是研究在什么条件下,可以在不同物种的胚胎发育的最早期取得干细胞,这个时期的胚胎细胞就像一张空白的纸,理论上说应该具有最大的发育潜力,而最新研究结果证明,这个构思和猜想基本上是正确的”,刘教授说。

文章的另外一位一作,德国动物卫生研究院Monika Nowak-Imialek博士说:“我们从猪胚胎分离出来的EPSCs是全球首个拥有完整潜能的猪胚胎干细胞株。由于EPSC具有分化成所有类型细胞的发育潜能,它们将可以极大程度促进发育生物学、再生医学、器官移植、疾病模型,动物健康、农业及生物科技。”

刘教授早年毕业于河南师范大学,1998年博士毕业于美国贝勒医学院,2003年加盟英国威康信托基金会桑格研究所研究员,2010年晋升为资深研究员和课题组长。2005年担任过包括辉瑞在内多家生物医药公司之科学顾问,后开始在港大组建实验室,擅长化学基因组研究,先后发表学术论文百余篇。


原文标题:

Establishment of porcine and human expanded potential stem cells

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




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