科学家在小鼠胚胎中产生数百万成熟的人体细胞

几十年来，人类干细胞的巨大疾病固化潜力被无能为力地产生足够的成熟人体细胞体内生物体。

现在，由布法罗大学(University at Buffalo)科学家领导的一个研究小组已经开发出一种方法，可以显著提高玉米的产量人类细胞在鼠胚胎。在体内制造人类细胞是至关重要的，因为在培养皿中制造的细胞通常与体内细胞的行为方式不同。

该研究发表于5月13日科学的进步。

“这是一项基础研究，允许我们使用老鼠胚胎来帮助我们更好地了解人类发展，通讯作者，布法罗大学雅各布斯医学和生物医学学院生理学和生物物理学教授冯健博士说。

“我们的技术的进一步发展可以使得能够产生更大量的特定类型的成熟人体细胞，以允许我们创造更有效的小鼠模型来研究严重影响人类的疾病，例如疟疾或Covid-19，”冯说。

由于这种方法可以产生如此多的成熟人体细胞，它可以通过用健康的人体细胞或组织替换病人受损的细胞来产生治疗慢性疾病(如糖尿病或肾衰竭)的材料。

传染病应用

冯解释说，为了研究COVID-19，有可能创建一个更好的人类免疫系统或人类呼吸系统组成部分的小鼠模型。COVID-19是一种对人类造成严重破坏，但几乎不影响小鼠的疾病。

用这种新方法也有可能培育出具有更成熟的人类红细胞的老鼠。这种老鼠在疟疾研究中非常有效，疟疾是一种通过破坏人类的红细胞而影响人类的疾病。

“在技术有用之前，我们有很多问题要回答，但这是第一次在鼠标胚胎中产生了如此多的成熟人体细胞，”冯说。

17天内数百万成熟的人体细胞

之前在老鼠身上制造人类细胞的努力胚胎产生少量难以量化的不成熟细胞。相反，UB方法在小鼠胚胎中导致数百万成熟的人细胞在17天内。

在这项研究中，研究人员将10-12个naïve人类干细胞注射到一只3.5天大的小鼠胚泡中。随后，老鼠胚胎在发育过程中产生了数百万成熟的人类细胞，包括红细胞、眼细胞和肝细胞。

冯教授说:“我们知道，在小鼠胚胎中，人类细胞占细胞总数的4%。”“这是一个较低的估计，因为我们无法量化小鼠胚胎中产生的大量人类红细胞。”

他说，因为这些成熟的人类红细胞没有核心，他们不通过科学家用来量化细胞总数的方法计算。

该团队的技术涉及克服一个重要的挑战:将人类多能干细胞(它可以分化为体内所有类型的细胞)转化为一种与小鼠胚泡(一个三天大的小鼠胚胎)内细胞团相容的形式。人类干细胞处于“启动”状态，而小鼠囊胚内的细胞团处于naïve状态。

“当预先准备好的人类细胞被放入老鼠的胚泡时，它们没有发育，”冯先生说，他指出细胞不同发育阶段之间的不匹配似乎是原因。

“我们想看看是否有可能让人类干细胞回到naïve状态，就像老鼠囊胚内的多能干细胞一样，”冯说。“这就是我们所做的。”

“我们的方法是暂时抑制mTOR激酶3小时，使人体启动细胞休克至naïve状态，”冯说。“阻断mTOR激酶会触发一系列事件，重新连接基因表达和细胞代谢，从而使启动细胞成为naïve。”

将后阶段的人底漆干细胞转化回较早，较少发育的幼稚状态允许人干细胞与小鼠胚泡中的内部电池质量共同发展。

“注射的人干细胞现在以更快的速度发展小鼠胚胎，支持数百万成熟的人类细胞冯说。

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