小分子誘導(dǎo)可建立胚胎發(fā)育潛能的小鼠和人干細胞系

2017 年 4 月 6 日，國際**學(xué)術(shù)期刊《Cell》在線發(fā)表北大鄧宏魁研究組題為“Derivation of Pluripotent Stem Cells with In Vivo Embryonic andExtraembryonic Potency”的研究論文。該研究在國際上**建立了具有全能性特征的多潛能干細胞系，獲得的細胞同時具有胚內(nèi)和胚外組織發(fā)育潛能。

發(fā)育生物學(xué)研究的一個根本性的科學(xué)問題是如何在體外建立具有發(fā)育為整個生命個體能力的干細胞系，其代表性工作是多能（pluripotent）干細胞的建立。多能干細胞最重要的功能特性是能嵌合進入早期胚胎中并參與胚胎各個細胞譜系的發(fā)育。但是多能干細胞的發(fā)育潛能**于胚胎內(nèi)的組織，很難發(fā)育為胎盤、卵黃囊等胚胎外的組織。如何在體外建立并維持具有胚內(nèi)和胚外發(fā)育潛能的干細胞系，是當(dāng)前干細胞研究領(lǐng)域最富挑戰(zhàn)性的難題之一。

鄧宏魁研究組通過化學(xué)小分子篩選，開發(fā)了一種全新的培養(yǎng)體系，能夠建立具有胚內(nèi)和胚外發(fā)育潛能的小鼠和人干細胞系。這一全新的干細胞被命名為潛能擴展的多能干細胞（Extended Pluripotent Stem Cells），簡稱為 EPS 細胞。令人驚奇的是，單個小鼠 EPS 細胞即可高效地嵌合到小鼠不同發(fā)育時期的胚內(nèi)和胚外組織中，并發(fā)育形成各種胚內(nèi)和胚外的組織類型。通過四倍體補償技術(shù)，進一步證明了單個小鼠 EPS 細胞即能發(fā)育成為成體小鼠。該研究組還利用人鼠異種嵌合技術(shù)，分析了人 EPS 細胞的體內(nèi)發(fā)育潛能。人 EPS 細胞注射到早期小鼠胚胎后，能夠穩(wěn)定地嵌合到小鼠胚內(nèi)和胚外組織中，其胚內(nèi)整合比例比已報道的整合效率提高了近 20 倍，并在 mRNA 和蛋白水平證明了人嵌合細胞能夠向不同的細胞譜系分化。上述結(jié)果表明 EPS 細胞同時具有胚內(nèi)和胚外的發(fā)育潛能。EPS 細胞為研究哺乳動物早期胚胎尤其是胚外組織發(fā)育的分子機制提供了新的工具。

Yang Yang, Bei Liu, Jun Xu et al. Derivation of Pluripotent Stem Cells with In Vivo Embryonic and Extraembryonic Potency. Cell, 6 April 2017, 169(2):243-257, doi:10.1016/j.cell.2017.02.005