幹細胞遇新技術「如虎添翼」，生產器官只需短短几天！

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《轉》譯

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最近，英國Wellcome Trust Sanger研究所科學家和他們在劍橋大學的合作者創造了一種全新技術來控制幹細胞分化。這種技術可以在短短几天之內將屈指可數的幹細胞變成數百萬個功能細胞，極大地簡化人腦和人肌肉細胞生產流程。

該研究對應的文章發表於最新上線的Stem Cell Reports雜誌，題為「Inducible and deterministic forward programming of human pluripotent stem cells」。該研究為多種新型細胞類型研究與生產而開啟了一扇全新的大門。基於這項研究，科學家和臨床醫生可以快速地製造多種科研和臨床亟需的人類細胞，更好地應對目前細胞領域所面臨的多種科研和臨床挑戰。

人類多能幹細胞具備分化為包括腦組織等多種難以獲取組織在內的能力。基於幹細胞分化成的人類組織，科學家可以更好地研究包括癌症，阿爾茨海默病，多發性硬化症和心臟病在內的多種人類疾病。

在人類中，單個腦細胞需要9至12個月才能發育完全。基於既有的技術，為了從誘導多能幹細胞中生產包括灰質（神經元）和白質（少突膠質細胞）在內的人腦細胞，科學家和臨床醫生不得不耗費三到二十周的實驗時間與大量資源。然而，這些複雜並耗時方法在最終通常卻只能產生高度不純的混合細胞系。

Wellcome Trust Sanger研究所的新平台OPTi-OX優化了原有技術中人類幹細胞基因轉換的具體方式。在幾天之內，科學家們就能夠應用OPTi-OX生產數百萬個幾乎相同的人類細胞。

除了科學家在研究中所生產的神經細胞，少突膠質細胞和肌肉細胞之外，OPTi-OX還可以在短時間內以前所未有的純度生產任何類型的細胞。

為了更好地生產高純度神經元，少突膠質細胞和肌肉細胞，科學家改變了幹細胞系中某些特殊的DNA。通過對這些基因的表達調控，該團隊實現了幹細胞的「重新編程」，創建了一個數目極大並且幾乎完全相同細胞的系。

該研究對應文章的作者，Wellcome Trust Sanger研究所的Ludovic Vallier博士說：「真正令人興奮的是，我們僅僅只需改變這些幹細胞的一些轉錄因子就能在不到一個星期的時間內生產足夠多我們想要細胞。特定細胞因子的表達使幹細胞直接分化成為目的細胞，而繞過漫長的細胞發育過程，實現了特定種類細胞的快速生產。

文章的共同第一作者，劍橋大學的Daniel Ortmann博士說：「基於諸如Human Cell Atlas等多家資料庫的大量數據，我們在對細胞的研究中發現了大量的重要信息。基於這些與細胞分化密切相關的信息，我們可以在短時間內對細胞分化進行快速調節，以這種方式輕鬆生產任何種類的細胞。」

文章的作者之一，劍橋大學臨床醫生Mark Kotter說：「本研究中產生的神經元已經被用來研究大腦的發育和功能。這種方法可以快速地生產諸如腦細胞等以往十分難以獲得的細胞系和特殊組織，幫助我們更好地了解疾病發生並開發應對各種疾病的藥物和療法。」

參考資料：

Matthias Pawlowski et al. (2017) Inducible and deterministic forward programming of human pluripotent stem cells. Stem Cell Reports. DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.02.016