新的干细胞类型的开发可能会促进再生学的发展

　　由 UT Southwestern 领导的一个研究小组从多种物种中衍生出一种新的＂中间＂胚胎干细胞类型，这种细胞可以在培养皿中产生嵌合体并产生精子和卵子的前体。
　　Credit: Leqian Yu
　　这一发现发表在近期的《细胞干细胞》上，它可能导致基础生物学、再生学和生殖技术的一系列进步。
　　细胞分子生物学助理教授吴军（音译）博士说，细胞早期胚胎有一系列不同的多功能程序，所有这些赋予都为了在身体中创造出各种各样的组织类型。此前的大量研究集中在开发和表征＂天真＂胚胎干细胞(在小鼠受精后4天左右)和＂启动＂的表皮干细胞(胚胎植入子宫后7天左右)。
　　然而，吴军博士说，在推导和定性方面几乎没有什么进展。多能干细胞(PSCs)存在于这两个阶段之间--主要是因为研究人员还没有开发出一种在这种中间状态下维持细胞的模式。处于这种状态的细胞被认为具有独特的特性：对种内嵌合体(含有混合细胞的有机体)作出贡献的能力。不同个体属于同一物种)或种间嵌合体(含有来自不同物种的混合细胞的生物)和在培养中分化为原始生殖细胞的能力，即精子和卵子的前体。
　　在这项研究中，研究人员成功地从老鼠、马和人类中成功地制造了中间PSCs，他们将其命名为＂XPSCs＂。
　　吴军博士说，这些结果最终可能导致基础研究和应用研究的一系列进步。例如，研究不同物种和不同物种间嵌合体的XPSCs基因活性，可以帮助研究人员了解哪些特征通过进化得到保护。研究嵌合体中细胞间的通讯可以帮助科学家找出可以用来加速移植干细胞的组织和器官发育的策略。而利用嵌合体来源的原始生殖细胞来创造精子和卵子，可以帮助保护濒危动物物种和解决不孕症。
　　这些XPSCs有着巨大的潜力。我们的研究有助于打开每一种可能性的大门。
　　吴军博士指出，发展XPSCs是一个特殊的挑战，因为使原始的PSCs处于稳定状态的条件与稳定启动的PSCs完全相反。单纯PSCs的培养条件必须激活WNT细胞信号通路，抑制FGF和TGF-通路，而维持启动PSCs的条件则必须抑制WNT，激活FGF和TGF-β-。
　　针对XPSC衍生的首选环境，吴和他的同事将小鼠早期胚胎中的细胞放入含有化学物质和生长因子的培养液中，这些化学物质和生长因子可以激活所有三种途径。这些实验室培养的细胞在培养过程中是非常稳定的，并且能够在大约两年的时间内增殖而不进一步发育。
　　另外的实验表明，这些细胞达到了研究者长期以来一直努力达到的预期，即促进嵌合体并直接分化为原始生殖细胞。吴军博士和他的同事通过将不同颜色的老鼠的细胞注射到早期的小鼠胚胎中，制作了小鼠种内嵌合体。他们还追踪了XPSCs的贡献，方法是用荧光蛋白标记这些细胞，然后在后代的整个身体中识别它们。
　　吴的团队通过将马的XPSCs注射到小鼠早期胚胎中，并允许这些胚胎在小鼠体内发育几天，制造了物种间嵌合体。令人惊讶的是，尽管马的妊娠期相对较长--将近一年--研究人员发现这些外来细胞促进了小鼠器官的发育，这表明来自老鼠细胞的信号决定了器官发育的时间表。
　　与来自其他物种的XPSCs一样，人类细胞表明，如果培养条件允许它们在发育中进步，并且直接形成，它们就能够分化为多种组织。
　　更多资料：Cell Stem Cell (2020). DOI: 10.1016/j.stem.2020.11.003