干细胞的认识

干细胞
干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”。
干细胞命运决定子
TAF3通过同源结构域与H3K4me3结合,进而帮助TFIID间接结合至H3K4me3位点,引发转录起始。TAF3对内胚层标志基因表达起重要的调控作用。下调ES细胞中TAF3的表达水平,可导致内胚层标志基因的表达水平下降,阻碍内胚层的分化过程。而过表达TAF3则可促使ES细胞内胚层样分化,并抑制ES细胞向神经外胚层和中胚层定向分化。
TAF3一方面通过TATA结合蛋白定位在核心启动子上,另一方面通过CTCF直接将TAF3招募至启动子远端位点,通过形成TAF3/CTCF/Cohesin介导DNA成环(looping) 调控内胚层标志基因表达,从而促使ES细胞向内胚层方向分化。(推荐阅读:干细胞命运决定子被发现)
干细胞分化的开关分子
研究人员利用RNA干扰技术,依次关闭200多个已确定在胚胎干细胞中起作用的lincRNAs(large intergenic noncoding RNAs)。多数lincRNAs有助于控制干细胞命运,因而对细胞的分化具有广泛的影响。鉴定出的24个lincRNAs可协助维持干细胞的多能性——即干细胞分化为其他类型细胞的能力。
通过对lincRNAs的认识,在培养过程中我们能控制和操纵干细胞的分化进程,进而促进干细胞应用于再生医疗。(推荐阅读:RNA开关控制干细胞分化)
胎盘组织造血干细胞库启动
造血干细胞是血细胞的鼻祖,是一切血细胞的原始细胞。临床上使用造血干细胞治疗恶性血液病已经有几十年的历史,但以往造血干细胞来源主要是成人骨髓以及脐带血,成人骨髓取自健康成人采集有痛苦,配型要求严格,配型成功概率是十万分之一,脐带血采集方便,配型要求相对不严格,但由于数量不足,只能满足30Kg以下儿童使用一次,因而使用几率较低。
经过多年的研究,韩忠朝教授突破了相关技术难点,形成了一套科学完善的胎盘组织造血干细胞提取技术,并建立了全球首家胎盘组织造血干细胞库,这是干细胞研究领域的一大进展。造血干细胞库将有效解决了移植时骨髓或动员后外周血来源不足,脐带血数量不够等技术难题,有望用于造血干细胞移植治疗恶性血液系统疾病。
干细胞技术拯救病危物种
干细胞很快将成为人类医学治疗的一种重要工具,研究人员打赌称干细胞也将成为动物园动物的一种非常有用工具。目前,科学家正在建立一个“干细胞动物园”,用于治疗动物糖尿病和其它疾病,有助于动物繁殖。
北部白犀牛之所以被挑选是由于它是地球上最濒危灭绝的物种之一,目前全球仅存7只,都处于人工喂养环境,未来几年它们将无法生育繁殖,这是因为它们的数量非常少,缺乏基因多样性,这将很大程度地影响它们的存活率。
如果研究人员在冷冻动物园死亡动物皮肤细胞中提取干细胞培育出精子和卵子细胞,他们将对动物群体引入更多的基因多样性,并显著增加物种群体数量。(推荐阅读:干细胞技术有望拯救濒危动物)
干细胞治病 控制不好就成肿瘤
干细胞用于治病却一直有个让人不安的担心:控制不好,治病所用的干细胞就有可能演变为难以制约的肿瘤,尤其是全能分化的胚胎干细胞,如果不受控制地生长,会造成癌症。
再生医学的概念起源于蝾螈和壁虎等动物,它们体内不仅有功能强大的再生干细胞,还有能启 动其迅速生长的机制,因此断了尾巴和四肢后,很快就能长出新的。不过,人类也应庆幸自身没有这样的再生能力,癌症就是因为机体内一些器官和组织的细胞不能 受到控制而疯长时产生的,这些疯长的细胞要么是干细胞,要么与干细胞有关。
美国斯坦福大学和加利福尼亚大学的研究人员,发现了哺乳动物为何不能像壁虎一样再生的原 因。他们的研究再次证明了过去的假说,哺乳动物放弃再生能力,是因为这可能导致癌症。在这个过程中,一种称为肿瘤抑制的基因(Rb)和另一种称为ARF的 基因起到了重要作用,它们具有阻止组织再生的功能。(推荐阅读:人为何不能像壁虎再生 干细胞"疯长"会造成癌症)
皮肤造精子 IPS技术另辟蹊径

皮肤造精子
英国纽卡斯尔大学的科学家用干细胞首次制造出了人类精子。这对成千上万的不育男性来说无疑是个福音,也许只是从身上取下一小块皮肤,就可以让他们做父亲。不过,这一尖端技术引起了医学和伦理上的争议,因为这意味着可以完全凭人工手段生孩子,甚至让死了很长一段时间的男子也可以做“父亲”。
科学家用干细胞首次制造出了人类精子。生物学家卡里姆•纳耶尼亚制造出了一种用化学物质和维生素混合而成的像“鸡尾酒”一样的混合物,这种混合物可以将人类干细胞转变成精子。在显微镜下观察,人们可以看到这些人造精子有头有尾巴,跟正常的精子一样游动。纳耶尼亚教授深信,这些人造精子能让卵子受精,培育出正常的婴儿。不过,在真正用于临床前,他还要进行更多的安全性研究,他将先申请用一些人造精子让一些卵子受精,用于研究。(推荐阅读:皮肤造精子 有望治疗不孕)
人兽干细胞引争议

英国纽卡斯尔大学培育的人兽干细胞分裂球前期
人兽干细胞是由来自人体细胞99.9% 细胞核遗传物质和来自动物卵细胞0.01% 细胞质遗传物质构成,生物体的大部分编码蛋白基因都集中在细胞核中,人兽干细胞分化的细胞、组织和器官可以避免人体免疫体系的组织排异反应,这一点优于传统的器官移植。但是,卵细胞系统会重新编码核DNA,人类卵子通过甲基化和去甲基化作用能正确的编码人类DNA,动物卵子编码的人类核DNA,即便重新编码的基因种类满足分化的需要,人兽胚胎干细胞还是可能存在基因缺陷。如果这些缺陷发生在原癌基因上,人兽干细胞分化的组织比正常组织更易癌化,那么,器官移植不是治疗病症而是引癌入体。此外,来自人兽干细胞的移植器官的使用期限是由卵细胞线粒体细胞器决定的,这一论断是依据寿命线粒体假说。如果移植这种器官后,你活的岁数和供卵动物的一样大,你愿意吗?
人兽胚胎干细胞技术给人类带来治愈疑难病症曙光的同时,风险也接踵而至。面对挑战,人类不得不慎重应对。一方面,要致力于研发基因缺陷监测技术和产品,从基因上确保人兽干细胞的安全性,另一方面,如果人兽干细胞成功培育成完整个体后,不应该直接应用临床治疗,应开展相关的统计实验以检验移植器官的可靠性。安全是治疗的首要前提,不能提供安全保障,再先进的技术和产品也没人买账。(推荐阅读:人兽干细胞成为人体移植器官来源,你敢用吗?)
