重磅級研究成果解讀近期胚胎幹細胞領域研究進展

近年來，科學家們在胚胎幹細胞領域取得了眾多亮點研究成果，本文中，小編就對近期相關領域的重要研究進行整理，分享給大家！

【1】Sci Rep：人類胚胎幹細胞為何能長生不老？

在培養液中幹細胞被認為是長生不朽的，因此其常常成為了眾多科學家們從事機體老化研究的熱門對象，增加蛋白質穩態（proteostasis）被認為能夠調節幹細胞的不朽特性，而蛋白質穩態同時還能控制蛋白質的質量，近日，來自科隆大學的研究人員通過研究發現蛋白質穩態的增加和人類胚胎幹細胞長生不老特性之間的關聯，相關研究成果刊登於國際雜誌Scientific Reports上。

人類胚胎幹細胞被認為是不朽的，其並不會衰老，而且可以無限繁殖，並且分化形成任何組織或器官，同樣地，這些胚胎幹細胞也並不會積累損傷的蛋白質，比如一些和疾病相關的蛋白質（阿爾茲海默病或亨廷頓氏症等），基於這個原因，科學家們非常感興趣從事人類胚胎幹細胞領域的研究。

誘發這類幹細胞長生不老的其中一種機制就是「垃圾處理系統」—蛋白酶體，其是蛋白質穩態網路中的關鍵點。蛋白酶體系統的關鍵就是所謂的E3泛素連接酶，這些酶類能夠標記蛋白質，促進其降解來維持細胞處於健康狀態，研究者Isabel Saez Martinezfrom說道，這就好像給它們貼標籤，標記一些沒有功能的東西一樣；我們對600多個蛋白質進行了系統性地篩選，最後縮小範圍至30個E3泛素連接酶，當發現這些連接酶後，利用CRISPR和RNAi技術就能夠降低E3連接酶的水平。

【2】PNAS：長達35年 科學家們終於從奶牛體內成功分離到了胚胎幹細胞！

35年來，科學家們一直嘗試從奶牛中分裂胚胎幹細胞，但均未成功，在合適的條件下，胚胎幹細胞能夠無限增殖，同時會分化成為任何一種細胞類型或組織，這或許對於培育轉基因超級奶牛具有一定的影響。

近日，一項刊登在國際雜誌Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報告中，來自加利福尼亞大學的科學家通過研究開發了一種新型培養系統，其能夠幫助研究人員有效獲得幹細胞。

利用大型家畜（比如牛）來獲取胚胎幹細胞對於遺傳檢測、基因組工程學研究以及人類疾病的研究都非常關鍵，這些細胞能夠提供人類幹細胞療法的最佳模型，然而小鼠和大鼠因為體型過小所以無法有效闡明是否特定的療法能夠安全有效地應用於人類機體中。

【3】Circulation Research：研究揭示人胚胎幹細胞衍生的心血管前體細胞移植非人靈長類心梗模型後對心臟的保護作用

doi：10.1161/ CIRCRESAHA.117.311578

近日，中國科學院上海生命科學研究院楊黃恬研究組與浙江大學醫學院附屬第二醫院教授王建安、胡新央團隊的研究成果，以Lack of Remuscularization Following Transplantation of Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiovascular Progenitor Cells in Infarcted Nonhuman Primates為題，在線發表在Circulation Research上。該研究揭示了人胚胎幹細胞（hESCs）衍生的心血管前體細胞（CVPCs）移植非人靈長類心梗模型後對心臟的保護作用。

我國心血管疾病高居致死病因首位，並在持續上升。其中心肌梗死（心梗）引起心肌細胞丟失導致的心力衰竭（心衰）是心血管病總死亡率上升的主要原因。現有治療難以逆轉心梗後心衰進程，因此如何減少心梗後心肌細胞丟失、促進功能重建是制約心衰發生髮展、降低心梗死亡率的關鍵環節，也是生命醫學領域亟須解決的重大科學問題。包括hESCs和人誘導多能幹細胞（hipsCs）的人多能幹細胞（hPSCs）在再生醫學應用上具有重要前景。新近嚴重缺血性心衰病人的臨床實驗顯示其衍生的心血管前體細胞（hPSC-CVPCs）移植後能改善心功能，同時未見成瘤和致心律失常，然而由於樣本量的局限性，其治療缺血性心臟病的安全性和有效性必須在大型動物模型中，包括非人靈長類動物（NHP）心肌梗塞（MI）模型，進行深入的研究後，才能啟動較大規模的臨床試驗。

【4】FASEB J：利用人胚胎幹細胞開發出人工程心臟組織

doi：10.1096/fj.13-228007

科學家們有可能開發出人心臟的組織模型。其他器官的組織模型都已存在，但是對於人心臟而言，這一直很難實現。在一項新的研究中，研究人員利用人胚胎幹細胞培養出的工程心臟組織具有顯著類似於人心肌的肌肉。相關研究結果近期發表在FASEB Journal期刊上，論文標題為「Advancing functional engineered cardiac tissues toward a preclinical model of human myocardium」。

論文作者Kevin D. Costa博士說，「我們希望我們的人工程心臟組織將作為一種平台來開發出可靠的人心臟的組織模型用於日常的實驗室用途。這可能通過提高高效地發現、設計、開發和運送用於心臟病治療的新療法的能力和提供更加高效的篩選工具來鑒定和阻止心臟副作用，從而最終導致人們為心臟病患者開發出更加安全和更加高效的治療方法而有助引發心臟學研究變革。」

在這項研究中，Costa和同事們在體外培養人工程心臟組織(human engineered cardiac tissue， hECTs)7到10天之後，它們自我組裝成長且薄的心肌條帶(heart muscle strip)，並導致它們在每次心跳中發生彎曲，這樣就在這種培養過程期間高效地鍛煉這種組織。這些hECTs表現自發性的收縮活性，平均每分鐘跳動70次而類似於人心臟。

【5】Nature：構建出一種可逆的突變的小鼠胚胎幹細胞生物庫

doi：10.1038/nature24027

基因篩選已極大地改變了我們對生物學過程和疾病機制的理解。近期的技術進步擴大了在篩選之前破壞一種細胞群體中的基因功能的方法：從化學誘變、插入突變到RNA干擾（RNAi）和近期的CRISPR介導的基因組編輯。然而，RNAi和CRISPR介導的基因組編輯經常面臨著效率低下和脫靶效應。此外，大多數突變方法並不是可逆的，這是使得人們很難對外表上看似相同的細胞之間經常出現的遺傳差異和表觀遺傳差異進行嚴格的控制。這些問題能夠讓基因篩選的可重複性（reproducibility）、解讀結果和總體成功複雜化。

近年來，人們對科學可重複性和嚴密性的重大擔憂不斷浮現。安進公司（Amgen）、拜耳公司（Bayer）以及可重複性計劃（The Reproducibility Initiative）都無法重複很多引人注目的癌症研究結果。確實，在兩個不同的實驗室中，對相同的細胞系開展的實驗會產生不同的結果並不是罕見的。由於各種原因，這些不一致性就會產生。無論如何，不可複製的結果會浪費金錢、損害科學和科學家的信譽，延緩或取消這方面取得的進展，包括開發有效的療法。

【6】Nature：重磅！構建出潛能性比胚胎幹細胞和誘導性多能幹細胞更強的幹細胞系

doi：10.1038/nature24052

在一項新的研究中，來自中國、美國、英國、日本和澳大利亞的研究人員首次在小鼠中構建出潛能擴展性幹細胞（Expanded Potential Stem Cells， EPSC），它們比當前的幹細胞系具有更大的發育潛力。這些幹細胞具有發育中的胚胎內的最初細胞的特徵，而且能夠發育成任何一種細胞類型。相關研究結果於2017年10月11日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Establishment of mouse expanded potential stem cells」。

幹細胞能夠分化為其他的細胞類型，而且現存的幹細胞系對發育、疾病和治療研究已經非常有用。然而，兩種當前可用的幹細胞系---胚胎幹細胞（ESC）和誘導性多能幹細胞（ipsC）---具有某些限制。目前，它們還不可能分化為每種細胞類型，因此在產生某些細胞類型時，它們被排除在外。

為了發現用於研究和再生醫學的新型幹細胞，這些研究人員開發出一種培養處於發育最早階段---在此時，受精卵僅分裂為4或8個細胞，仍然被認為具有一些全能性（即分化為所有細胞類型的能力）---的細胞的方法。他們猜測相比於從大約100個細胞階段（即胚泡期）獲得的ESC相比，這些細胞應當接受更少的編程。他們在一種特殊的抑制關鍵的發育信號和通路的培養條件下培養這些早期的細胞。

【7】Stem Cell Rep：利用胚胎幹細胞獲得更多β細胞

doi：10.1016/j.stemcr.2017.08.009

β細胞能夠向血液中釋放胰島素，而患有1型糖尿病的病人體內幾乎不存在β細胞，免疫系統對β細胞的異常攻擊是1型糖尿病患病的主要原因。胰島素能夠在血糖水平較高時調節控制血糖，糖尿病患者需要注射胰島素來幫助控制血糖水平。

科學家們一直在尋找製備β細胞的方法，希望能夠將人工製備的β細胞移植到糖尿病患者體內來調節血糖水平。

最近來自哥本哈根大學和諾和諾德製藥公司的研究人員共同在國際學術期刊Stem Cell Reports上發表了一篇文章，該研究為如何利用人類胚胎幹細胞獲得更多β細胞提供了更好的見解。

「目前科學家們已經可以將幹細胞誘導分化成類似β細胞的細胞類型，而我們的研究則表明現在所使用的方法製備出的細胞更像是α細胞，不過這仍然幫助我們進一步理解了該如何將幹細胞誘導成β細胞。事實上，我們也證明了幹細胞可以沿著不同的路徑進行發育，最終產生同一種類型的β細胞。」諾和諾德幹細胞生物學研發中心的Anne Grapin-Botton教授這樣說道。

【8】Nature：重磅！一些人胚胎幹細胞系發生癌症相關突變

doi：10.1038/nature22312

根據一項新的研究，在用於基礎研究或臨床開發的140種人胚胎幹細胞系當中，5種人胚胎幹細胞系在腫瘤抑制基因TP53上獲得突變。其中的兩種人胚胎幹細胞系H1和H9已用於人體中，不過還沒有證據證實它們在受者體內導致癌症產生。相關研究結果於2017年4月26日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Human pluripotent stem cells recurrently acquire and expand dominant negative P53 mutations」。

論文共同通信作者、美國哈佛大學研究員Kevin Eggan在新聞稿中說道，「我們的發現表明在產生幹細胞和將它們用於下游的療法開發期間，還應當進一步開展一系列質量控制檢查。幸運的是，這些基因檢查能夠輕鬆地利用精確的、靈敏的、越來越廉價的測序方法加以執行。」

Eggan團隊在基因TP53上發現的6個突變影響p53蛋白的DNA結合區域。這個結合區域經常在人癌症中受到破壞。

【9】Stem Cell Rep：科學家成功將胚胎幹細胞轉化成為甲狀腺細胞

doi：10.1016/j.stemcr.2016.12.024

近日，一項刊登於國際雜誌Stem Cell Reports上的研究報告中，來自波士頓大學醫學院的研究人員通過研究，成功利用遺傳修飾化的胚胎幹細胞再生出了甲狀腺細胞，同時研究人員也首次利用基於人類幹細胞的相似步驟來更好地模擬甲狀腺疾病來更好地理解甲狀腺疾病的發病原因，並未開發新型療法提供一定思路。

在美國，甲狀腺疾病影響著大約10%的人群健康，甲狀腺疾病包括格雷夫斯氏病和橋本病，其會導致甲亢或甲狀腺功能減退、甲狀腺結節、甲狀腺腫或癌症發生。

研究人員對實驗室中培養的小鼠胚胎幹細胞進行工程化操作使其能夠表達一種特殊基因：Nkx2-1，該基因對於甲狀腺發育非常重要，隨後當研究人員短暫開啟/關閉Nkx2-1基因時，他們通過多個步驟來指導胚胎幹細胞，結果發現，在一個非常狹窄的時間範圍內，開啟Nkx2-1的表達就能夠將大部分胚胎幹細胞轉化成為甲狀腺細胞。

【10】Science：突破性成果！科學家重編程胚胎幹細胞成功擴展其潛在的細胞命運

doi：10.1126/science.aag1927

近日，一項刊登在國際雜誌Science上的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的研究人員通過聯合研究開發出了一種新方法，該方法能夠對小鼠胚胎幹細胞進行重編程使其能夠表現出頗似受精卵一樣的發育特性。研究者指出，這些全能樣的幹細胞不僅能夠產生髮育胚胎中所有的細胞類型，還能夠產生一些特殊類型的細胞，這些細胞能夠促進胚胎和母體之間的營養交換。

這項研究或將幫助研究人員理解早期胚胎髮育過程中的分子決策，同時也將擴展幹細胞所產生的組織類型的「目錄」，對於後期再生醫學研究以及基於幹細胞療法的開發也至關重要。一個受精卵擁有完全的發育潛能，其能夠產生所需的所有細胞類型，包括發育中的胚胎以及額外的胚胎組織，胎盤哺乳動物、胚外組織比如胎盤以及卵黃囊的特性對於胎兒和母親之間進行營養和廢物交換非常重要。

來源：生物谷如有侵權請聯繫刪除

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！