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上海酶聯(lián)生物研究所
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上海酶聯(lián)生物研究所
閱讀：618發(fā)布時(shí)間：2012-7-17
薩克生物研究所的新研究發(fā)現(xiàn)提出了收獲治療用干細(xì)胞可能的有利時(shí)機(jī)，揭示了對(duì)組織生成至關(guān)重要的基因。
具有治療多種疾病及揭示導(dǎo)致這些疾病的基本過(guò)程的潛力，胚胎干細(xì)胞（ES）為生物醫(yī)學(xué)科學(xué)帶來(lái)了巨大的希望。然而一些障礙，包括科學(xué)和非科學(xué)性的，阻礙了科學(xué)家們到達(dá)圣地利用這些特異的細(xì)胞來(lái)治療心臟病、糖尿病、阿爾茨海默氏癥和其他疾病。
在6月13日發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的一篇論文中，薩克生物研究所的科學(xué)家們報(bào)告稱發(fā)現(xiàn)在胚胎發(fā)育的早期階段ES細(xì)胞循環(huán)進(jìn)出于一種“神奇狀態(tài)”中，在此過(guò)程中一系列為細(xì)胞潛能（一個(gè)通用細(xì)胞分化或發(fā)育形成具有特化功能細(xì)胞的能力）所必需的基因被激活。這種稱之為性（totipotency）的*狀態(tài)給予了ES細(xì)胞可轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體內(nèi)所有細(xì)胞類型的*能力，因此使得它們成為了有吸引力的治療目標(biāo)。
文章的資深作者、薩克生物研究所基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)室Samuel L. Pfaff教授說(shuō)：“這些研究結(jié)果提供了對(duì)細(xì)胞發(fā)育潛能至關(guān)重要基因網(wǎng)絡(luò)的新見(jiàn)解。我們已經(jīng)確定了一種重新設(shè)置胚胎干細(xì)胞至更年輕狀態(tài)的機(jī)制，在這一狀態(tài)中細(xì)胞更具可塑性，因此有可能更廣泛地用于針對(duì)治療疾病、損傷與衰老。”
ES細(xì)胞就像橡皮泥，在正確的條件下被誘導(dǎo)生成特化的細(xì)胞，例如體內(nèi)的皮膚細(xì)胞或胰腺細(xì)胞。在發(fā)育的初期階段，當(dāng)一個(gè)胚胎內(nèi)包含5-8個(gè)細(xì)胞時(shí)，干細(xì)胞是性的，能夠發(fā)育為所有的細(xì)胞類型。3-5天后，胚胎發(fā)育成稱為胚泡的細(xì)胞球。在這一階段，干細(xì)胞是多能性的，意味著它們可以發(fā)育形成幾乎所有的細(xì)胞類型。為了讓細(xì)胞分化，必須開(kāi)啟細(xì)胞內(nèi)的特異基因。
Pfaff和同事們對(duì)稱為卵母細(xì)胞的未成熟小鼠卵細(xì)胞和二細(xì)胞期胚胎進(jìn)行了RNA測(cè)序（一種衍生于基因組測(cè)序監(jiān)控活性基因的新技術(shù)）鑒別了在受精前和緊隨受精后開(kāi)啟的基因。Pfaff研究小組發(fā)現(xiàn)一系列的基因與這種性特殊狀態(tài)有關(guān)，并注意到這些基因是通過(guò)干細(xì)胞鄰近的反轉(zhuǎn)錄病毒激活。
近8%的人類基因組是由發(fā)生在我們祖先的病毒感染的遠(yuǎn)古殘留物構(gòu)成，其代代相傳但現(xiàn)在不會(huì)再引起感染。Pfaff和他的同事們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞利用了其中一些病毒作為工具調(diào)控了自身基因的開(kāi)關(guān)。“進(jìn)化論說(shuō)，‘我們將把壞事變好事，利用這些病毒使我們獲利，”Pfaff說(shuō)。利用遠(yuǎn)古病毒的殘余物在早期胚胎發(fā)育的特異時(shí)刻開(kāi)啟數(shù)百個(gè)基因，使細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體內(nèi)所有組織類型的能力。
根據(jù)他們的觀察，薩克生物研究所的科學(xué)家們說(shuō)這些病毒受到非常嚴(yán)格的調(diào)控且只在胚胎發(fā)育過(guò)程的短窗期（short window）激活。研究人員在早期胚胎發(fā)生過(guò)程中鑒定了ES細(xì)胞，然后進(jìn)一步在培養(yǎng)皿中使胚胎發(fā)育和培養(yǎng)它們。他們發(fā)現(xiàn)一群罕見(jiàn)的特化ES細(xì)胞激活了這些病毒基因，將它們與培養(yǎng)皿中其他的ES細(xì)胞區(qū)分開(kāi)來(lái)。Pfaff說(shuō)通過(guò)將反轉(zhuǎn)錄病毒為己所用，這些罕見(jiàn)細(xì)胞恢復(fù)了更具可塑性的年輕狀態(tài)，因此具有更大的發(fā)育潛能。
Pfaff'的研究小組還發(fā)現(xiàn)幾乎所有的ES細(xì)胞均循環(huán)進(jìn)出于這種特殊形式。“這一ES細(xì)胞的特性從未得到科學(xué)團(tuán)體的正確評(píng)估。如果這一循環(huán)被阻止發(fā)生，全部的細(xì)胞潛能則似乎是有限的，”文章的*作者、Pfaff實(shí)驗(yàn)室前博士后研究人員Todd S. Macfarlan說(shuō)。
現(xiàn)在說(shuō)這種“神奇狀態(tài)”是否是一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)收獲供治療用途的ES細(xì)胞還為時(shí)過(guò)早。然而Pfaff補(bǔ)充說(shuō)通過(guò)迫使細(xì)胞進(jìn)入這一特殊狀態(tài)，科學(xué)家們或許能夠確定協(xié)助擴(kuò)大生成這類組織的基因。
Pfaff' 說(shuō)：“當(dāng)前對(duì)于胚胎干細(xì)胞在臨床情況中的實(shí)際應(yīng)用存在極大的炒作。實(shí)驗(yàn)室都在致力于利用zui小的環(huán)境條件變化精細(xì)和不可預(yù)知地影響這些細(xì)胞。因此，我們知道越多關(guān)于這些細(xì)胞能夠生成全部組織類型所需的基本要求，我們就會(huì)更加好。”盡管這些研究結(jié)果闡明了胚胎干細(xì)胞的基礎(chǔ)生物學(xué)，Pfaff說(shuō)就它們的實(shí)用、臨床價(jià)值而言仍舊“任重而道遠(yuǎn)。”
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