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数百万成熟的人类细胞——血液、眼睛和肝脏细胞——在老鼠胚胎中生长

数百万成熟的人类细胞——血液、眼睛和肝脏细胞——在老鼠胚胎中生长

这一进展最终可能导致改变游戏规则的干细胞治疗关键疾病,以及更好的传染病模型,如COVID-19。

几十年来,人类干细胞治愈疾病的巨大潜力一直被无法在体内产生足够数量的成熟人类细胞所阻碍。活的有机体。

现在,由布法罗大学(University at Buffalo)的科学家领导的一个小组已经开发出一种方法,可以显著提高小鼠胚胎中成熟人类细胞的产量。在体内制造人类细胞至关重要,因为在皮氏培养皿中制造的细胞的行为通常与在体内制造的细胞不同。

这项研究于2020年5月13日发表在《科学进展》杂志上。

这是一项基础性研究,它使我们能够利用老鼠胚胎来帮助我们更好地理解人类的发展。布法罗大学雅各布斯医学和生物医学学院的通讯作者兼生理学和生物物理学教授冯健说。

我们的技术的进一步发展可以使更多特定类型的成熟人类细胞的产生成为可能,从而使我们能够创造出更有效的老鼠模型来研究严重影响人类的疾病,如疟疾或COVID-19;冯说。

由于这种方法能产生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取代病人受损的细胞,制造出治疗糖尿病或肾衰竭等慢性疾病的材料。

传染性疾病的应用

冯解释说,或许可以创造出一种更好的人类免疫系统或人类呼吸系统组件的小鼠模型,以研究COVID-19,一种对人类造成严重破坏,但几乎不影响小鼠的疾病。

这种新方法也有可能用于培育拥有更成熟人类红细胞的小鼠。这样的老鼠在疟疾研究中会非常有效,疟疾是一种通过破坏我们的红细胞来影响人类的疾病。

在这项技术投入使用之前,我们还有很多问题需要回答,但这是第一次有人在老鼠胚胎中培育出这么多成熟的人类细胞。冯说。

在17天内培养出数百万成熟的人体细胞

先前在小鼠胚胎中培育人类细胞的努力产生了少量难以量化的未成熟细胞。相比之下,UB方法在小鼠胚胎中17天内产生了数百万成熟的人类细胞。

在这项研究中,研究人员将10-12个人类干细胞注射到3.5天大的老鼠胚泡中。老鼠胚胎在发育过程中产生了数百万成熟的人类细胞,包括红细胞、眼细胞和肝细胞。

我们知道在小鼠胚胎中有多达4%的细胞是人类细胞。冯。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没有细胞核,科学家们用来量化细胞总数的方法无法对它们进行计数。

该团队的技术涉及到克服一个重要的挑战:将人类多能干细胞转化成一种与小鼠囊胚内的内细胞团相容的形式。多能干细胞可以分化成体内所有类型的细胞。三天大的老鼠胚胎。人类干细胞已经准备好了。状态,而小鼠胚泡内的细胞团处于一种状态。

当启动的人类细胞被放入小鼠胚泡后,它们就不能发育了。冯说,注意到细胞之间的不匹配;不同的发展阶段似乎是负责任的。

我们想看看是否有可能使人类受刺激的细胞恢复到正常状态,就像小鼠囊胚中的多能干细胞一样。冯说。这就是我们所做的。

我们的方法是短暂地抑制mTOR激酶3小时,使受刺激的人类细胞恢复到正常状态。冯说。阻断mTOR激酶会引发一系列的事件,重新连接基因表达和细胞代谢,使受启动的细胞成为正常细胞。

将晚期人类启动的干细胞转化回早期较不发达的nav状态,使人类干细胞能够与小鼠囊胚内的细胞群共同发育。

注射的人类干细胞现在的发育速度比老鼠胚胎快得多,支持在17天内产生数百万成熟的人类细胞。冯说。

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参考文献:在人类多能干细胞中对mTOR的短暂抑制使小鼠-人类嵌合胚胎的形成成为可能;胡志兴、李汉勤、姜厚波、任勇、郁欣阳、邱景欣、艾美B. Stablewski、张博洋、迈克尔J.巴克和冯建峰,2020年5月13日,科学进展。

DOI: 10.1126 / sciadv.aaz0298

除了冯,联合作者还有雅各布大学生理与生物物理系的胡志兴、李汉勤、江厚波、任勇和张博洋,以及生物化学系的余信阳和迈克尔·j·巴克。其他共同作者还有罗斯韦尔帕克综合癌症中心的仇景欣和艾美·b·斯塔布维斯基。

这项研究的资金由NYSTEM和布法罗蓝天计划提供。

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