再生醫(yī)學(xué)突破 中國科學(xué)家誘導(dǎo)出人類全能干細(xì)胞

近日，中國科學(xué)院和深圳華大生命科學(xué)研究院等多家機(jī)構(gòu)的研究者，通過體細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細(xì)胞。這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細(xì)胞，是繼科學(xué)家成功誘導(dǎo)出人類多能干細(xì)胞后，再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的又一顛覆性突破。相關(guān)研究成果于北京時間3月22日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）上發(fā)表。

據(jù)了解，研究者們開發(fā)了一種非轉(zhuǎn)基因、快速且可控的“雞尾酒”細(xì)胞重編程方法，能夠?qū)⑷说亩嗄芨杉?xì)胞轉(zhuǎn)化為全能性的8細(xì)胞期胚胎樣細(xì)胞，即相當(dāng)于受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的全能干細(xì)胞。該成果將助力實現(xiàn)未來人體器官的體外再生，對解決器官短缺、異體和異種移植排斥反應(yīng)等問題，有著重大的意義。

2012年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給了成功將已經(jīng)成熟的體細(xì)胞誘導(dǎo)成為囊胚階段的多能干細(xì)胞的日本科學(xué)家山中伸彌。人類囊胚期的細(xì)胞是受精卵發(fā)育5—6天的狀態(tài)，其進(jìn)一步發(fā)育的能力比較受限。

而本研究將該領(lǐng)域往前推進(jìn)了一大步，首次獲得了受精卵分裂僅3天的胚胎細(xì)胞。在受精卵發(fā)育早期，每天都發(fā)生著巨大變化，正是這2—3天，使科學(xué)家第一次通過體外誘導(dǎo)得到了人類8細(xì)胞期胚胎樣全能干細(xì)胞。這是迄今為止在體外誘導(dǎo)獲得的“最年輕”的人類細(xì)胞，具備非常強(qiáng)的發(fā)育潛力。這項研究也將有助于解開人類胚胎早期發(fā)育的密鑰。

據(jù)介紹，這些全能性的8細(xì)胞期胚胎樣細(xì)胞重建了受精卵僅分裂3次后的胚胎狀態(tài)，相比過去的多能干細(xì)胞，這種細(xì)胞可以分化為胎盤組織，并可能發(fā)育為更成熟的各類身體組織。

“該進(jìn)展也是再生醫(yī)學(xué)和單細(xì)胞測序技術(shù)相結(jié)合的典范。”論文通訊作者之一的深圳華大生命科學(xué)研究院劉龍奇博士介紹，“通過大規(guī)模單細(xì)胞多組學(xué)圖譜的方法，對干細(xì)胞技術(shù)手段在體外或體內(nèi)獲得的細(xì)胞或組織進(jìn)行高效鑒定和機(jī)制解析，將極大地加速再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。”

這是研究人員首次在真正意義上將人多能干細(xì)胞“轉(zhuǎn)化”為全能性的胚胎細(xì)胞，使得人們可將“成年”版本的細(xì)胞，逆向轉(zhuǎn)化為具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細(xì)胞。同時，由于這次得到的全能細(xì)胞更接近早期胚胎的原始狀態(tài)，若將其用于再生醫(yī)學(xué)，培育得到的器官也將更接近于真實器官的狀態(tài)，更有利于移植。

這項突破得益于單細(xì)胞測序技術(shù)的進(jìn)步。在過去，研究人員可能得對成千上萬個細(xì)胞進(jìn)行處理和培養(yǎng)，成功的概率不到10%。如今，基于華大自主開發(fā)的單細(xì)胞建庫測序平臺（DNBelab C4），結(jié)合華大智造的DNBSEQ測序技術(shù)，科學(xué)家能以高靈敏度和準(zhǔn)確性的方法進(jìn)行多維的單細(xì)胞分析，快速得到具有重要發(fā)育潛能的細(xì)胞，并研究這些細(xì)胞的發(fā)育去向。

本研究中，研究團(tuán)隊還將誘導(dǎo)得到的全能干細(xì)胞分類并注射到小鼠體內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)育，然后使用華大的單細(xì)胞測序技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模細(xì)胞圖譜分析。最終，研究人員確定了實驗得到的全能干細(xì)胞與人類8細(xì)胞期胚胎細(xì)胞高度相似，證明了該細(xì)胞的全能性。這為未來使用患者本人細(xì)胞進(jìn)行器官培養(yǎng)，并用于自身器官移植和替換，提供了科學(xué)依據(jù)。

該研究由中國科學(xué)院和深圳華大生命科學(xué)研究院牽頭，英國劍橋大學(xué)、吉林大學(xué)以及孟加拉國拉杰沙希大學(xué)等多個研究團(tuán)隊共同參與。本研究已通過倫理審查，嚴(yán)格遵循相應(yīng)法規(guī)和倫理準(zhǔn)則。