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胚胎干细胞的神奇状态可能有助于克服治疗障碍

2019-01-13 19:49:06 • 来源：

胚胎干细胞具有治疗多种疾病和揭示导致这些疾病的基本过程的潜力，因此对生物医学科学具有巨大的前景。然而，科学上和非科学上都存在一些障碍，使科学家无法利用这些特殊的细胞来治疗心脏病、糖尿病、阿尔茨海默病和其他疾病。

胚胎干细胞的神奇状态可能有助于克服治疗障碍

在6月13日发表的一篇论文在自然界中,索尔克生物研究所的科学家们报告发现,ES细胞周期的“神奇的国家”在胚胎发育的早期阶段,在这一连串的基因对于细胞力量(一个通用的细胞分化的能力,或开发,与专门的函数)细胞被激活。这种被称为全能性的特殊情况使胚胎干细胞具有独特的能力，可以在体内转化成任何类型的细胞，从而使其成为具有吸引力的治疗靶点。

索尔克基因表达实验室的教授、资深作者萨缪尔·l·普法夫说:“这些发现让我们对细胞发育潜力重要的基因网络有了新的认识。”我们已经确定了一种机制，可以使胚胎干细胞恢复到更年轻的状态，在那里它们更具有可塑性，因此在治疗疾病、损伤和衰老方面可能更有用。

胚胎干细胞就像橡皮泥一样，在适当的条件下，可以诱导成体内的特化细胞，例如皮肤细胞或胰腺细胞。在胚胎发育的初始阶段，当一个胚胎只有5到8个细胞时，干细胞是全能的，可以发育成任何类型的细胞。三到五天之后，胚胎发育成一个叫做囊胚的细胞球。在这个阶段，干细胞是多能的，这意味着它们几乎可以发育成任何类型的细胞。为了使细胞分化，细胞内的特定基因必须被激活。

Pfaff和他的同事对未成熟的小鼠卵细胞(即卵母细胞)和两细胞期胚胎进行了RNA测序(一种新的技术，源自基因组测序，用于监测哪些基因是活跃的)，以识别受精前和受精后立即启动的基因。Pfaff的研究小组发现了一组基因序列，这些基因与这种特权状态的全能性有关，并注意到这些基因被干细胞附近的逆转录病毒激活。

人类基因组的近8%是由发生在我们祖先身上的病毒感染的古老遗迹构成的，这些病毒感染是一代一代传下来的，但无法产生感染。Pfaff和他的同事们发现，细胞已经使用这些病毒中的一些作为工具来调节自己基因的开关。普法夫说:“进化告诉我们，‘我们要用柠檬做柠檬水，然后利用这些病毒来造福人类。’”利用古代病毒的残骸在胚胎早期发育的特定时刻启动数百个基因，使细胞有能力转变成身体中的任何一种组织。

索尔克的科学家们从他们的观察中发现，这些病毒受到非常严格的控制——他们不知道为什么——并且只在胚胎发育的一个短窗口期活动。研究人员在胚胎早期识别出胚胎干细胞，然后进一步培育胚胎，并在实验室培养皿中进行培养。他们发现一组罕见的特殊胚胎干细胞激活了病毒基因，将它们与培养皿中的其他胚胎干细胞区分开来。Pfaff说，通过利用逆转录病毒的优势，这些罕见的细胞恢复到更具可塑性、更年轻的状态，因此具有更大的发育潜力。

普法夫的研究小组还发现,几乎所有的ES细胞周期的这种特权形式,胚胎干细胞的特征已经被科学界被低估了,第一作者托德·s . Macfarlan说普法夫前博士后研究员的实验室最近接受了教师职位在尤尼斯•肯尼迪•施莱佛国立儿童健康和人类发展研究所。“如果阻止这种循环发生，”他说，“细胞潜能的全部范围似乎是有限的。”

现在就判断这种“神奇的状态”是否是为治疗目的获取胚胎干细胞的合适时机还为时过早。但是，Pfaff补充说，通过迫使细胞处于这种特权状态，科学家可能能够识别出有助于扩大可产生的组织类型的基因。

他说:“胚胎干细胞在临床中的实际应用受到了极大的宣传。”“世界各地的实验室都在努力研究，环境条件的微小变化可能会对这些细胞产生微妙而不可预测的影响。”所以，我们对这些细胞产生各种各样的组织所需的基本要求了解得越多，我们就会过得越好。普法夫说，尽管这些发现阐明了胚胎干细胞的基础生物学，但就它们的实际临床价值而言，还有“很长的路要走”。

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