據物理學家組織網12月5日(北京時間)報道,美國薩克生物研究所開發(fā)出一種“間接譜系轉化”(ILC)技術,能由成熟細胞生成干細胞,允許干細胞及其衍生物的無限生產,并可將生成時間從2個月縮短至15天。相關研究報告發(fā)表在本周出版的《自然??方法》雜志上。
推廣干細胞療法需要克服的障礙之一就是快速生產出足夠的細胞,以滿足緊急臨床應用。目前常見的兩種干細胞生成方式分別為通過胚胎干細胞生成干細胞,以及為成熟細胞重新編程,使其轉化為多能干細胞。但使用胚胎干細胞面臨著倫理爭議和潛在的免疫反應,因此科學家試圖使成熟的體細胞恢復至多能狀態(tài),生產出誘導多能干細胞,即iPS細胞,再根據治療需要分化成所需的特定細胞譜系。但iPS細胞的生成速度很慢,耗時可長達2個月。此外,iPS細胞有時還會轉化成畸胎瘤,因此這一方法也存在著相當風險。
為避免上述潛在的問題,之前有科學家開發(fā)出一種名為“直接譜系轉化”的技術。基于這種技術,科學家只能將體細胞轉化成特定譜系的細胞,而不是將其轉化為所有類型的細胞。例如可將皮膚細胞轉化成肌肉細胞,或是將血細胞轉化為白血球或者血小板,而非神經元等其他遙遠譜系的細胞。
而薩克生物研究所為了兼顧干細胞的生產效率和安全性,改進了這一技術,開發(fā)出了“間接譜系轉化”技術,使體細胞回溯至更早的狀態(tài),適宜在未來轉化成祖細胞(一種具有增殖能力的原始細胞,不像干細胞具有多向分化能力,只能向一個或幾個細胞系定向增殖分化)。這意味著ILC在特定的化學環(huán)境中,具有轉化出多個譜系細胞的潛能。更重要的是,ILC無需將體細胞先轉化為iPS細胞,而可將體細胞直接轉化成特定譜系的祖細胞,這能有效節(jié)省時間,并可降低出現畸胎瘤的風險。
借助ILC,研究小組重新編程了人類皮膚細胞,使其轉化為血管細胞的祖細胞。這不僅保證了新細胞的增殖,還能使其進一步分化至內皮細胞和平滑肌血管譜系。當被植入小鼠體內后,這些細胞也能融入其現有的脈管之中。研究人員稱,他們研究的長期目標是令干細胞自我組裝成三維結構,隨后整合到人體現有的身體組織當中。雖然這一技術進入臨床應用還需等上數年,但它卻具有安全、高產和快速等諸多優(yōu)勢,也因而能夠降低細胞生產過程中發(fā)生突變的幾率。
細胞分化之樹上,有樹干(干細胞),主枝(祖細胞)和小杈(各種功能細胞)。以前,細胞換崗有兩條路:一是從小杈爬回樹干;二是爬到相鄰的小杈。美國科學家剛發(fā)現一條新路:跳到另一條主枝上。相比爬回樹干,抄近道不僅省時間,而且降低了意外率。如今全世界干細胞科學家集中精力探索的,是如何讓細胞最高效率地轉化,這樣就能夠再生器官。