【字体: 时间:2022年09月06日 来源:med.stanford

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  在一项探索灵长类动物器官发生的可行性的初步研究中,研究人员已经展示了一个同时包含黑猩猩和猕猴细胞的胚胎的最初生存能力。

一项由斯坦福大学开发的用于培育黑猩猩干细胞的新技术,可能会为最终在动物身上培育人类器官奠定基础。人类移植器官的严重短缺迫使研究人员创造性地制造新的器官。有些人把希望寄托在猪身上;还有一些人打算在培养皿中培养器官,但这些努力大多是徒劳的,或者受到并发症的困扰。

一种最有希望同时也是最不成功的方法是在动物身上开发人类器官。但斯坦福医学院(Stanford School of Medicine)的科学家及其合作者的新研究为一项技术奠定了非常初步的基础,这项技术可能会为科学家提供一种再生这种器官的途径。

为了证明这种方法是可行的,人们需要证明人类干细胞(可以生长成专门的细胞和身体的一部分,包括器官)可以在动物的早期胚胎中存活,这相当于一种生物孵化器。但是发展这些细胞的选择受到了适当的限制:美国的法律——以及科学伦理——小心地禁止在人类和灵长类动物之间进行嵌合体(两种基因不同的细胞的混合)实验,遗传学教授兼主席Michael Snyder博士解释说。

相反,该团队已经转向非人灵长类动物的细胞作为代理。“我们在这项研究中使用黑猩猩的细胞,因为我们知道它们在基因上与人类细胞非常接近。我们证明黑猩猩的干细胞可以在不同的动物模型中存活——在这种情况下,是恒河猴——希望这种生存能力将让我们进一步探索器官的生成,这是我们的长期目标。这并不容易。”

其他研究团队也尝试过这种方法,但都没有成功。只有当斯坦福大学兽医研究科学家Morteza Roodgar博士开发了一种新的方法来产生更稳定,更健壮的黑猩猩多能干细胞,具有生长成任何组织类型的能力,团队发现了新的希望的方法。

8月30日的《Cell Reports》上发表了一篇描述该团队发现的论文。

一扇曾经紧闭的门,现在半掩着

多年来,科学家们一直在追求在动物身上制造人体器官的前景——许多人甚至认为这是器官生成的圣杯。用自己的干细胞来生长,比如说,一个新的肝脏,可以避免任何排异的可能性,因为新的组织会反映出它们的自然生物组成——而且它可以消除移植名单上通常令人痛苦的漫长等待时间。

在小鼠体内制造大鼠胰腺是可能的。在其他物种体内产生的器官可以被移植回原始物种,而不会产生排斥反应。“如果这一原理适用于人类和大型动物,那么就有可能在动物(比如猪)身上产生人体器官。”

然而,灵长类动物和啮齿类动物在生物学上是截然不同的,因此科学家需要在灵长类动物身上复制啮齿类动物的实验结果。但是培育黑猩猩干细胞被证明是困难的。它们在培养皿中很挑剔,很狡猾,不守规矩,会过早死亡,然后分化,或者在不应该长成的时候长成特定的细胞类型。(Roodgar说,创造高质量干细胞的一部分是确保这些细胞是稳定的,这样它们就可以被编程转化为特定的组织类型。)经过多次失败的实验,这个领域的势头逐渐减弱。

Roodgar的新技术可以微调黑猩猩干细胞的基因活动,使其更加稳定,为这项研究打开了大门,也为继续探索提供了可能性。

Roodgar说,最大的胜利是该团队在早期胚胎中展示的非人类灵长类动物细胞的生存能力,它更像一团细胞,而不是任何类似于活器官或动物的东西。这些更强壮的干细胞来自德克萨斯州西南国家灵长类动物中心在一次常规医学检查中从一只黑猩猩身上提取的血细胞,并与一只恒河猴的胚胎结合。两天后,植入的细胞仍然存活。“我们能够证明这些细胞存活、复制和生长,”Snyder说。“这些改良的干细胞将成为我们模型和研究的重要组成部分。”

虽然这一原理证明的发现令人兴奋,但要知道在嵌合体胚胎中观察到的生存能力是否预示着个性化器官移植的方法还为时尚早。然而,这确实给了科学家们一个继续进行下一阶段研究的理由。

道德的进步

研究小组将探索嵌合体胚胎中的干细胞是否能够获得新的细胞特性,并创造出不同的组织。Roodgar说,随着干细胞变异并生长成各种组织类型,建立生物护栏将是至关重要的。他说:“有一些方法可以抑制干细胞变成某些类型的细胞——比如大脑细胞或神经系统细胞。创造一个拥有人类脑细胞的非人灵长类动物是我们无法跨越的边界。”

除了作为研究人类器官形成的中心,高质量的干细胞还可以造福黑猩猩。例如,制药行业的许多评估方案在活灵长类动物身上测试新药物或治疗方法。如果非人灵长类动物的干细胞能够可靠地产生器官,那么这些干细胞就可以取代、减少甚至消除对活体非人灵长类动物实验的需求。

Roodgar强调,这项研究是渐进式的。“我们不应该不自量力。我们需要一次回答一个科学问题,积极评估科学和伦理反馈,”他说。“随着科学的发展,伦理讨论也会随之发展,作为一个社区,我们可以共同探讨如何继续下去。”


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