加载中…美国科学家首次成功从大鼠胚胎中提取干细胞
(2008-12-25 11:36:12)
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分类： 每日科学新闻 |
干细胞发育成的各类大鼠细胞
绿色荧光蛋白标记的大鼠胚胎，以及白色皮毛的大鼠
环球科学报道 科学家终于成功从实验大鼠体内获取胚胎干细胞，这一成果为人类疾病模型研究提供了新的工具。研究者称他们所采用的方法或会广泛应用于多种不同动物的干细胞采集，该研究成果将刊登在 12月26日出版的《细胞》杂志上。
干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。在一定条件下，它可以分化成各种功能细胞，不管是心脏组织、肠道或者皮肤。
科学家早在几十年前就已从小鼠体内分离出这类细胞，为生物学研究创建了非常实用的模型，然而，研究合著者，美国洛杉矶南加州大学的Qi-Long Ying指出，包括高血压、糖尿病和帕金森氏综合症在内的人体疾病与大鼠实验表现出高度类似性，可是，分离和保持几代大鼠或者其他动物的干细胞却是一件困难的事情。
科学家通常给予胚胎或未分化细胞成长信号，指导它们成长和分裂，确保自我更新。但是，保持小鼠干细胞分裂的化学信号在其他哺乳动物身上却不起效，包括大鼠。
“当小鼠胚胎干细胞第一次被分离出来时，我们认为大鼠细胞研究非常容易。”没有参与研究的英国威尔士加的夫大学的发育生物学家Martin J. Evans说，“但是，生物学家们彻彻底底地失败了。”Evans解释说，科学家很快就明白，即使在早期发育中小鼠与大鼠非常相似，实际上却是完全不同的。Evans是2007年诺贝尔生理学或医学奖的得主之一，致力于研究小鼠干细胞。
在新研究中，Ying和他的同事采用了似乎违背常理的做法，不再加入生长信号保持小鼠干细胞分裂，而是想办法封锁可以刺激干细胞分化的普通信号。
“我们发现，如果想让干细胞保持未分化状态，你必须阻止分化信号，而不是激活他们分裂。”Ying说，通过抑制分化，研究人员就可以让干细胞保持在“基态”——空白的准备分化成任意组织的状态。这一方法可以广泛应用于其他动物，包括以挑剔为人所知的大鼠细胞。
Ying带领的小组与英国剑桥大学Austin Smith带领的研究组通力合作，利用特殊的分子抑制大鼠胚胎中3个特定基因发出信号。正常情况下，这3个基因发出的信号是胚胎干细胞分化的“命令”。信号被阻断后，大鼠胚胎干细胞就能够停止分化，保持在原始阶段。研究人员能够使分离出的大鼠干细胞发育为肌肉细胞、肠细胞和脑细胞。经过特殊处理，研究人员甚至观察到他们称为“自发性搏动”的碟状区域，标志着心脏细胞的形成。
然而，对干细胞研究最大的挑战是如何发育为成年动物。因此，研究人员实用绿色荧光蛋白标记大鼠干细胞，并在植入另一种无标记、未分化的大鼠细胞基因。随着胚胎发育，原来的绿色干细胞分化为所有的功能细胞，分布在整个胚胎中。
由于绿色荧光蛋白标记可能对动物发育造成干扰和危害，研究人员采用白色皮毛老鼠的基因做了类似的实验。其中一些大鼠胚胎成长为健康的、有白色皮毛的成年大鼠，但其他的胚胎仍然存在发育畸形的问题。
新的干细胞提取方式让研究人员可以完成一些以前不可能完成的实验，科学家能够在大鼠干细胞中插入特定的基因突变DNA，与他们在小鼠身上完成的实验一样。这些干细胞能够成长为完整的大鼠，可以通过它们寻找到基因突变的效果，这些突变影响同样适用于研究人体疾病。“基因标靶的未来价值是不可限量的。”Smith说。（环球科学编译 wallsatan）
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