干細(xì)胞技術(shù)是21世紀(jì)最大的科學(xué)突破之一。英國(guó)科學(xué)家約翰?格登和日本科學(xué)家山中伸彌因發(fā)現(xiàn)成熟的細(xì)胞可以重新編程成為多能干細(xì)胞獲得了2012年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。近年來(lái)，人類在干細(xì)胞的基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)中不斷獲得突破。

Nature重磅：中國(guó)科學(xué)家誘導(dǎo)出人類全能干細(xì)胞

2022年3月22日，中國(guó)科學(xué)院等研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature》雜志發(fā)表了一項(xiàng)題為“Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage”的干細(xì)胞領(lǐng)域重要突破成果。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)體細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細(xì)胞，這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細(xì)胞，它具有發(fā)育成所有組織與器官的潛力。

該項(xiàng)成果將助力實(shí)現(xiàn)未來(lái)人體器官的體外再生，對(duì)解決器官短缺，異體和異種移植排斥反應(yīng)等問(wèn)題，有著重大的意義。

日本科學(xué)家山中伸彌因?yàn)槌晒⒁呀?jīng)成熟的體細(xì)胞誘導(dǎo)成為囊胚階段的多能干細(xì)胞而獲2012年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。人類囊胚期的細(xì)胞是受精卵發(fā)育5-6天的狀態(tài)，其進(jìn)一步發(fā)育的能力比較受限。

而本研究將該領(lǐng)域往前推進(jìn)了一大步，研究者們開(kāi)發(fā)了一種非轉(zhuǎn)基因、快速且可控的“雞尾酒”細(xì)胞重編程方法，能夠?qū)⑷说亩嗄芨杉?xì)胞轉(zhuǎn)化為全能性的8細(xì)胞期胚胎樣細(xì)胞，即相當(dāng)于受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的全能干細(xì)胞。

在受精卵發(fā)育早期，每天都發(fā)生著巨大變化，正是這2-3天，使科學(xué)家第一次通過(guò)體外誘導(dǎo)得到了人類8細(xì)胞期胚胎樣全能干細(xì)胞。這是迄今為止在體外誘導(dǎo)獲得的“最年輕”的人類細(xì)胞，具備非常強(qiáng)的發(fā)育潛力。這項(xiàng)研究也將有助于幫助解開(kāi)人類胚胎早期發(fā)育的密鑰。

人類胚胎發(fā)育及組織形成中細(xì)胞潛能變化圖 

圖解：受精卵（1）→二細(xì)胞卵裂球（2）→桑椹胚（3），都屬于全能干細(xì)胞。囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（4），屬于多能干細(xì)胞。三胚層期的細(xì)胞（5）屬于專能干細(xì)胞。心臟或骨骼里的干細(xì)胞（6）屬于專能或單能干細(xì)胞。

“這些全能性的8細(xì)胞期胚胎樣細(xì)胞重建了受精卵僅分裂3次后的胚胎狀態(tài)，相比過(guò)去的多能干細(xì)胞，這種細(xì)胞可以分化為胎盤(pán)組織，并可能發(fā)育為更成熟的各類身體組織，為全世界數(shù)百萬(wàn)需要進(jìn)行器官移植的患者帶來(lái)了福音?！?/span>論文的通訊作者，中國(guó)科學(xué)院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。

這是研究人員首次在真正意義上將人多能干細(xì)胞“轉(zhuǎn)化”為全能性的胚胎細(xì)胞，使得人們可以將“成年”版本的細(xì)胞，逆向轉(zhuǎn)化為具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細(xì)胞。同時(shí)，由于這次得到的全能細(xì)胞更接近早期胚胎的原始狀態(tài)，若將其用于再生醫(yī)學(xué)，培育得到的器官也將更接近于真實(shí)器官的狀態(tài)，更有利于移植。

干細(xì)胞技術(shù)人造器官，前景廣闊

隨著年齡的增長(zhǎng)，人體內(nèi)各種內(nèi)臟器官都會(huì)發(fā)生功能的喪失和退化。衰老的器官無(wú)法替換，只能漸漸失去功能。而干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展，為人類生產(chǎn)充足的新生器官提供了可能性。

在臨床上，人們可以誘導(dǎo)干細(xì)胞，形成有特定功能的細(xì)胞。平面的器官比較容易培養(yǎng)。例如燒傷患者需要植皮，可以用自己的干細(xì)胞培養(yǎng)出一片皮膚，修復(fù)患處。

然而，對(duì)于立體的器官，則需要讓干細(xì)胞按照一定的框架結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)。國(guó)際上目前認(rèn)為可行的途徑有兩條：通過(guò)生物反應(yīng)器進(jìn)行器官組織的體外培養(yǎng)，以及通過(guò)3D生物打印來(lái)制造功能器官及組織。

2020年6月，美國(guó)哈佛大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在《自然》上發(fā)表文章 ，介紹了在人造皮膚領(lǐng)域的新成果，通過(guò)人類多能干細(xì)胞，科學(xué)家培養(yǎng)了可以長(zhǎng)出毛發(fā)的皮膚類器官，并成功在老鼠身上長(zhǎng)出新的毛發(fā)。這是首個(gè)擁有著幾乎完整功能的皮膚類器官的成功研究。

美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院的韋爾斯實(shí)驗(yàn)室就致力于用多能干細(xì)胞培養(yǎng)迷你胃。如今，實(shí)驗(yàn)取得了飛躍，不僅能培育胃竇細(xì)胞，連胃底細(xì)胞也已不在話下。

迄今為止，科學(xué)家已經(jīng)能夠生產(chǎn)出類似于大腦、腎臟、舌、肺、腸道、胃和肝臟等類器官。

在未來(lái)世界，人體器官是否會(huì)像工業(yè)零件一樣，可以通過(guò)流水線生產(chǎn)？身體什么地方出現(xiàn)了問(wèn)題，是否可以直接換個(gè)新的？這并非不可能。

現(xiàn)在干細(xì)胞應(yīng)用人造器官的研究發(fā)展很快，美國(guó)生物學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特認(rèn)為，在50年內(nèi)，人類將能夠培育出人體的所有器官。

在利用干細(xì)胞培養(yǎng)出具有實(shí)際臨床應(yīng)用價(jià)值的人體器官前，利用干細(xì)胞修復(fù)人體的傷病，已經(jīng)成為潛力無(wú)限的研究方向。隨著技術(shù)的進(jìn)步，相信干細(xì)胞在未來(lái)會(huì)有更多的應(yīng)用場(chǎng)景。

內(nèi)容來(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)

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