科学家在老鼠胚胎中培育出数百万个成熟的人类细胞
几十年来，由于无法在活体中产生足够数量的成熟人类细胞，人类干细胞治疗疾病的巨大潜力一直受到阻碍。
现在，由布法罗大学的科学家领导的一个研究小组已经开发出一种方法，可以显著提高成熟番茄的产量人类细胞在鼠标胚胎。在体内制造人体细胞是至关重要的，因为在培养皿中制造的细胞通常与体内细胞的行为方式不同。
这项研究发表在5月13日的《科学》杂志上科学的进步。
“这是一项基础研究，使我们能够利用小鼠胚胎来帮助我们更好地理解人类发展通讯作者、布法罗大学雅各布斯医学院和生物医学科学学院生理学和生物物理学教授冯健博士说。
冯说:“我们技术的进一步发展可以产生更多数量的特定类型的成熟人类细胞，使我们能够创建更有效的小鼠模型来研究严重影响人类的疾病，如疟疾或COVID-19。”
而且，由于这种方法产生了如此多的成熟人体细胞，它有可能通过用健康的人体细胞或组织代替病人的受损细胞来产生治疗慢性疾病的材料，如糖尿病或肾衰竭。
传染病应用
冯解释说，为了研究COVID-19，有可能创建一个更好的人类免疫系统或人类呼吸系统成分的小鼠模型，这种疾病对人类造成严重破坏，但对小鼠几乎没有影响。
使用这种新方法也有可能培育出具有更成熟的人类红细胞的小鼠。这种老鼠在研究疟疾方面非常有效，疟疾是一种通过破坏我们的红细胞而只影响人类的疾病。
“在这项技术投入使用之前，我们还有很多问题要回答，但这是第一次有人在老鼠胚胎中产生如此多的成熟人类细胞，”冯说。
在17天内产生数百万个成熟的人体细胞
先前在小鼠体内产生人类细胞的努力胚胎产生了少量的未成熟细胞，难以量化。相比之下，UB方法在17天内在小鼠胚胎中产生了数百万个成熟的人类细胞。
在此次研究中，研究人员在3.5天大的小鼠囊胚中注射了10-12个naïve人类干细胞。老鼠胚胎在发育过程中产生了数百万个成熟的人类细胞，包括红细胞、眼细胞和肝细胞。
“我们知道，小鼠胚胎中多达4%的细胞是人类细胞，”冯说。“这是一个较低的估计，因为我们无法量化小鼠胚胎中产生的大量人类红细胞。”
他说，因为这些成熟的人类红细胞由于没有细胞核，它们不能用科学家用来量化细胞总数的方法来计数。
该团队的技术涉及克服一个重要的挑战:将人类多能干细胞转化为一种与小鼠囊胚(一个3天大的小鼠胚胎)内细胞群兼容的形式。人类多能干细胞可以分化成体内所有类型的细胞。人类干细胞处于“启动”状态，而小鼠囊胚内的细胞群处于naïve状态。
冯教授说:“当这些人类细胞被放入小鼠囊胚中时，它们无法发育。”他指出，细胞不同发育阶段之间的不匹配似乎是造成这种情况的原因。
冯教授说:“我们想看看人类启动细胞是否有可能回到naïve状态，就像小鼠囊胚内的多能干细胞一样。”“这就是我们所做的。”
“我们的方法是暂时抑制mTOR激酶3小时，使人类启动细胞休克到naïve状态，”冯说。“阻断mTOR激酶会引发一系列事件，重新连接基因表达和细胞代谢，从而使启动细胞变成naïve。”
将后期的人类干细胞转化为早期的、不太发达的naïve状态，使人类干细胞能够与小鼠囊胚中的内细胞群共同发育。
“注射的人类干细胞现在以更快的速度发育老鼠胚胎，哺育了一代千百万成熟的人类细胞在17天内。”
进一步探索
