◎ 科技日報記者 劉傳書
近日，中國科學院和深圳華大生命科學研究院等多家機構的研究者，通過體細胞誘導培養出了類似受精卵發育3天狀态的人類全能幹細胞，這是目前全球在體外培養的“最年輕”的人類細胞，是繼科學家成功誘導出人類多能幹細胞後，再生醫學領域的又一颠覆性突破。相關研究成果于中原標準時間3月22日淩晨在國際學術期刊《自然》（Nature）上發表。
據了解，研究者們開發了一種非轉基因、快速且可控的“雞尾酒”細胞重程式設計方法，能夠将人的多能幹細胞轉化為全能性的8細胞期胚胎樣細胞，即相當于受精卵發育3天狀态的全能幹細胞。該成果将助力實作未來人體器官的體外再生，對解決器官短缺，異體和異種移植排斥反應等問題，有着重大的意義。
2012年，諾貝爾生理學或醫學獎頒發給了成功将已經成熟的體細胞誘導成為囊胚階段的多能幹細胞的日大學學家山中伸彌。人類囊胚期的細胞是受精卵發育5-6天的狀态，其進一步發育的能力比較受限。
而本研究将該領域往前推進了一大步，首次獲得了受精卵分裂僅3天的胚胎細胞。在受精卵發育早期，每天都發生着巨大變化，正是這2-3天，使科學家第一次通過體外誘導得到了人類8細胞期胚胎樣全能幹細胞。這是迄今為止在體外誘導獲得的“最年輕”的人類細胞，具備非常強的發育潛力。這項研究也将有助于解開人類胚胎早期發育的密鑰。
“這些全能性的8細胞期胚胎樣細胞重建了受精卵僅分裂3次後的胚胎狀态，相比過去的多能幹細胞，這種細胞可以分化為胎盤組織，并可能發育為更成熟的各類身體組織……”論文的通訊作者，中國科學院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。
“該進展也是再生醫學和單細胞測序技術相結合的典範。”論文的另一位通訊作者、深圳華大生命科學研究院劉龍奇博士介紹，“通過大規模單細胞多組學圖譜的方法，對幹細胞技術手段在體外或體内獲得的細胞或組織進行高效鑒定和機制解析，将極大地加速再生醫學領域的發展。”
這是研究人員首次在真正意義上将人多能幹細胞“轉化”為全能性的胚胎細胞，使得人們可将“成年”版本的細胞，逆向轉化為具有更多可能性的“嬰兒期”版本的細胞。同時，由于這次得到的全能細胞更接近早期胚胎的原始狀态，若将其用于再生醫學，培育得到的器官也将更接近于真實器官的狀态，更有利于移植。
這項突破，得益于單細胞測序技術的進步。在過去，研究人員可能得對成千上萬個細胞進行處理和培養，成功的機率隻有不到10%。如今，基于華大自主開發的單細胞建庫測序平台（DNBelab C4），結合華大智造的DNBSEQ測序技術，科學家可以以高靈敏度和準确性的方法進行多元的單細胞分析，快速得到具有重要發育潛能的細胞，并研究這些細胞的發育去向。
本研究中，研究團隊還将誘導得到的全能幹細胞分類并注射到小鼠體内進行進一步的發育，然後使用華大的單細胞測序技術進行大規模細胞圖譜分析。最終，研究人員确定了實驗得到的全能幹細胞與人8細胞期胚胎細胞高度相似，證明了該細胞的全能性。這為未來使用患者本人細胞進行器官培養，并用于自身器官移植和替換，提供了科學依據。
該研究由中國科學院和深圳華大生命科學研究院牽頭，由英國劍橋大學、吉林大學，以及孟加拉國拉傑沙希大學等多個研究團隊共同參與。本研究已認證倫理審查，嚴格遵循相應法規和倫理準則。
來源：科技日報 深圳華大生命科學研究院供圖
編輯：劉義陽
稽核：王小龍
終審：王郁