科学家发布了一份如何制造人鼠嵌合胚胎的指南

一年前，布法罗大学(University at Buffalo)的科学家们证明，在小鼠胚胎中产生数百万成熟的人类细胞是可能的。一年后，他们发表了关于该方法的详细描述，以便其他实验室也能做到这一点。

　　

 

   

图片:玻璃针上的人类干细胞正在被注射到老鼠胚胎中。

图片来自罗斯威尔公园综合癌症中心基因靶向和转基因资源中心的Aimee Stablewski和Dawn Barnas。

纽约州布法罗——在布法罗大学(University at BUFFALO)的科学家们证明，可以在小鼠胚胎中培育出数百万个成熟的人类细胞一年后，他们发表了一份关于该方法的详细描述，以便其他实验室也能这么做。

如果要实现干细胞治疗或治愈人类疾病的最终希望，在一个被称为嵌合体(chimera)的活生物体中产生数百万个成熟人类细胞的能力是至关重要的。嵌合体包含两个物种的细胞。但是为了产生这些成熟的细胞，人类诱导干细胞必须被转换回更早的、欠发育的幼稚状态，这样人类干细胞才能与小鼠囊胚内的细胞群共同发育。

布法罗大学的科学家们在《自然协议》上发表了概述如何做到这一点的协议。他们被邀请发表这篇论文，是因为去年5月该团队首次发表的描述他们的突破的文章引起了人们的极大兴趣。

“这篇论文将使许多科学家能够利用这个新的平台来研究他们感兴趣的人类疾病，”建峰博士说，他是UB大学医学和生物医学学院生理学和生物物理学教授，也是资深作者。“随着时间的推移，它将使生物医学研究朝着更有效地利用人体模型系统直接研究个人几乎任何先天条件的方向发展。”它将激发不可预见的发现和应用，可能会从根本上改变我们对人类生物学和医学的理解。”

冯说，该协议将允许科学家创建动物模型，为胚胎发育提供前所未有的更现实的画面。这些更真实的动物模型也有可能揭示许多疾病背后的机制，特别是那些从出生就折磨个体的疾病。

更好的小鼠模型

冯说:“这个循序渐进的方案将使其他科学家使用我们的方法产生嵌合体来研究他们擅长的人类疾病，从而使整个领域受益。”“这将导致为各种人类疾病(如镰状细胞性贫血、COVID-19和其他许多疾病)或各种人类发育障碍产生更好的小鼠模型。”该论文演示了如何从各种疾病患者现有的诱导多能干细胞中生成幼稚的人类多能干细胞，如何使用这些细胞生成小鼠-人类嵌合体，以及如何量化嵌合体中人类细胞的数量。

“使用我们的方法，我们现在可以实时跟踪在小鼠-人类嵌合胚胎中幼稚的人类多能干细胞的发展，”冯说。这些干细胞可以通过基因或药理学的方式进行操作，为人类的发展和疾病提供有价值的信息。

“例如，人们可以通过在血红蛋白基因中插入绿色荧光蛋白来标记幼稚的人类多能干细胞，从而研究小鼠-人类嵌合体中人类红细胞的发育，”冯说。

另一个应用是生成人源化的小鼠模型来研究许多人类疾病。

“这些老鼠含有关键的人类细胞、组织甚至器官，因此它们能更准确地反映人类的状况，”冯说。“用我们的方法，人类细胞是在小鼠胚胎发育过程中与小鼠一起制造的。这将是更好的匹配，而不会有排斥，因为有办法制造出与老鼠细胞没有竞争的人类细胞。”

将来用于移植的器官

冯说，通过让其他人改进和适应这种方法，最终在更大的动物身上产生嵌合体，该方案也可能导致人体器官的产生，以解决可用于移植的器官严重短缺的问题。

“如果幼稚的人类多能干细胞能够在其他大型物种中产生大量成熟的人类细胞，那么就有可能在嵌合动物中制造人类组织甚至人体器官，”冯解释说。

冯解释说，利用囊胚互补，一个物种的正常多能干细胞可以在另一个经过基因改造的物种的囊胚中重建该物种的器官，而不是生长该特定器官。

冯补充说:“最终，更好地理解人类细胞在嵌合体中如何发育和生长，可能会使人类细胞、组织和器官在一个完全人工的系统中产生，并从根本上改变我们治疗许多人类疾病的方式。”使用嵌合体的研究是实现这种可能性必须跨越的一座桥梁。”

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