小分子誘導(dǎo)可建立胚胎發(fā)育潛能的小鼠和人干細(xì)胞系

2017 年 4 月 6 日，國(guó)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(guó)際上**建立了具有全能性特征的多潛能干細(xì)胞系，獲得的細(xì)胞同時(shí)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(gè)根本性的科學(xué)問(wèn)題是如何在體外建立具有發(fā)育為整個(gè)生命個(gè)體能力的干細(xì)胞系，其代表性工作是多能（pluripotent）干細(xì)胞的建立。多能干細(xì)胞最重要的功能特性是能嵌合進(jìn)入早期胚胎中并參與胚胎各個(gè)細(xì)胞譜系的發(fā)育。但是多能干細(xì)胞的發(fā)育潛能**于胚胎內(nèi)的組織，很難發(fā)育為胎盤(pán)、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(xì)胞系，是當(dāng)前干細(xì)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(guò)化學(xué)小分子篩選，開(kāi)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(xì)胞系。這一全新的干細(xì)胞被命名為潛能擴(kuò)展的多能干細(xì)胞（Extended Pluripotent Stem Cells），簡(jiǎn)稱為 EPS 細(xì)胞。令人驚奇的是，單個(gè)小鼠 EPS 細(xì)胞即可高效地嵌合到小鼠不同發(fā)育時(shí)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(guò)四倍體補(bǔ)償技術(shù)，進(jìn)一步證明了單個(gè)小鼠 EPS 細(xì)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(xì)胞的體內(nèi)發(fā)育潛能。人 EPS 細(xì)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(bào)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(xì)胞能夠向不同的細(xì)胞譜系分化。上述結(jié)果表明 EPS 細(xì)胞同時(shí)具有胚內(nèi)和胚外的發(fā)育潛能。EPS 細(xì)胞為研究哺乳動(dòng)物早期胚胎尤其是胚外組織發(fā)育的分子機(jī)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