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使用荧光污渍,研究人员能够在早期胚胎中可视化不同物种起源的细胞。信誉:昆明科技大学魏智济

在一个不同物种的有机体中培养一个物种的细胞的能力为科学家提供了一个强大的研究和医学工具。这是一种可以增进我们对人类早期发育、疾病发生、进展和衰老的理解的方法;为药品评价提供创新平台;解决对移植器官的迫切需求。然而,发展这种能力一直是一个艰巨的挑战。

由Salk领导的研究人员Juan Carlos Izpisua Belmonte现在通过证明新的整合来更接近这一目标的一步进入动物组织。发表于期刊细胞2021年4月15日,新的研究通过Izpisua Belmonte Lab以前的工作,以占据嵌合生物 - 含有来自两种或更多种物种的细胞的下一步 - 以了解一系列疾病并解决捐赠者的严重短缺器官。

Izpisua Belmonte说:“这些嵌合的方法对于推进生物医学研究非常有用,不仅在生命的最初阶段,而且在生命的最后阶段。”ob欧宝直播nba

世界卫生组织估计,每年进行的13万例器官移植仅占需求的10%,可获得的器官短缺加剧了这一需求。研究人员希望在猪的组织中培养人类细胞可以缓解这个问题,因为猪的器官大小、生理和解剖学都与人类相似。在此之前,在2017年细胞研究,Izpisua Belmonte的小组报告了突破性的工作,其中它们将人细胞掺入早期的猪组织中,标志着使用大型动物产生可移植人体器官的第一步。但人类细胞的贡献相当低,这可能是由于两种物种之间的大进化距离(9000万年)。因此,Izpisua Belmonte旨在调查嵌入式形成,以更密切相关的物种,猕猴。

虽然这些类型的嵌合体具有猕猴不会用于人体器官移植,但它们仍然揭示了对人类细胞如何发展和整合的宝贵信息,以及不同物种的细胞如何彼此沟通。Izpisua Belmonte将两种类型的细胞的过程比较与不同语言交流:猪组织中的人体细胞类似于试图在中文和法语之间找到共同点的细胞,而MAAQUES的人类细胞更像两个密切相关语言,如西班牙语和法语。通过更好地理解涉及这一信息的分子途径,研究人员最终可以改善人体细胞的整合到更合适的宿主,例如猪,可用于再生药物,以及更好地理解老化过程。

在本研究中,团队用荧光蛋白标记了人多能干细胞(能够在体内所有细胞类型中的细胞),并将这些标记的干细胞插入培养皿中的短前胚胎。目前的研究是可能的去年发布的技术由中国云南昆明理工大学吉伟智教授领导的合作团队所做的这项研究,允许猴子胚胎存活并在体外长时间生长。在本研究中,所有实验都在干细胞注射后19天终止。通过免疫荧光研究,抗体结合到荧光标记的干细胞,科学家们观察到,人类干细胞存活下来,并以比以前的实验更好的相对效率整合

嵌合工具先进的广泛再生医学,生物医学研究应用。ob欧宝直播nba信贷:索尔克研究所

在目前的研究中,为了确定这两个物种细胞之间的分子通信途径,Izpisua Belmonte的实验室分析了嵌合转录组,从中读出的基因和分子是活跃的。他们观察到来自嵌合组织的细胞具有与对照组不同的转录组谱,并检测到嵌合细胞中加强或新颖的几个通信通路。

一旦这种分子间的交流被进一步了解,嵌合生物就能让研究人员前所未有地了解人类发展的最初阶段。含有人类细胞的嵌合生物可以用来制造细胞和器官,用于移植到进化上与人类距离较远的宿主物种上,比如猪,出于各种原因(社会、经济和伦理等),这可能更合适。此外,这些研究为研究特定疾病的发生提供了新的平台。例如,一个可能与某种癌症有关的特定基因可以在人类细胞中被改造。然后,利用这些工程技术观察疾病的进展过程在嵌合模型可能揭示更适用的结果比一个典型的动物模型,其中疾病可能采取不同的过程。嵌合疾病模型也可用于测试药物化合物的效力,并获得同样能够更好地反映人类反应的结果。

嵌合现象可以提供独特见解的另一个研究途径是衰老。Izpisua Belmonte说,研究人员不知道是否器官以同样的速度衰老,或者可能是一个器官驱动了所有其他器官的衰老,并作为衰老过程的主开关。例如,通过嵌合作用来生长像裸鼹鼠这样寿命更长的物种的普通老鼠的器官,科学家可以开始探索哪些器官可能是衰老的关键,哪些信号参与了它们的生存。

作为嵌合体研究领域的领先专家,Izpisua Belmonte咨询了所有适当的监管机构以及独立的生物伦理学家,以确保他们的工作符合当前的伦理和法律准则。

Izpisua Belmonte说:“尽管我们认为这些结果对健康和研究很重要,但我们开展这项工作的方式,即最大程度地关注伦理考虑,并与监管机构密切协调,也同样重要。”“最终,我们进行这些研究是为了了解和改善人类健康。”

接下来,Izpisua Belmonte计划仔细看看该团队确定了涉及物种间的交流,并确定了哪些是这一过程的成功关键。

更多信息:细胞,Tan等人:“人延伸多能干细胞对猴胚胎的嵌入贡献”www.cell.com/cell/fulltext/s0092 - 8674 (21) 00305 - 6DOI: 10.1016 / j.cell.2021.03.020

期刊信息:细胞

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