香港大学干细胞科研取得突破

0
232
views

香港大学的科研团队与英国剑桥维康桑格研究院、德国联邦动物卫生研究院的研究人员携手研发取得干细胞的新方法,为研究胚胎发育,以及为基因组学、再生医学、生物科技及农业的转化研究带来突破。有关的研究结果已经在《Nature Cell Biology》期刊发表。

究证实从猪只及人类身上,均能取得扩展潜能干细胞(Expanded Potential Stem Cells,EPSCs),其中以猪只的EPSCs研究结果尤其重要,因为是科研人员首次在猪只早期胚胎中取得干细胞。猪只具有重要的生物医学研究价值,皆因其遗传基因、身体构造及生理机能(如器官大小)与人类相近。如果能够改造猪只的干细胞基因,不但对动物健康及食物生产大有助益,亦直接促进生物医学研究,比如器官移植;而人类的EPSCs则可为人体的发育成长及再生医学研究提供新的细胞来源。

是次研究由港大医学院生物医学学院和干细胞及再生医学研究中心的刘澎涛教授领导。彭教授表示:「过去数十年,科研人员不断尝试提取猪胚胎干细胞,但只取得有限进展。现在我们使用EPSC科技成功从猪只着床前胚胎建立干细胞培养体系,并系统地分析这些新型干细胞的发育、细胞和分子特征。重要的是,我们亦以同样方法取得类似的人类EPSC干细胞。这些研究成果,以及我们以前发表的小鼠EPSCs,标示著胚胎干细胞研究向前迈进重要的一步。」

直至目前为止,胚胎干细胞一般都是来自最少有数十个细胞的「着床前胚胎」(又称囊胚)。在囊胚形成前,胚胎细胞仍然具备分化成不同种类细胞的可能性,即具有全能性特征。EPSCs从囊胚形成前的「着床前胚胎」取得,因此亦具备全能干细胞特色。

至今,刘澎涛教授的团队已经成功从小鼠、猪只和人类取得EPSCs。这些来自不同物种的干细胞,有相似的分子特性,而且容易作多次基因编辑。人类的EPSCs除了可分化为人体的所有细胞类型,以及用于人类疾病和再生医学研究,更因人类的EPSCs可产生大量胎盘滋养层细胞,可提供研究妊娠并发症如子痫前期及流产的机会。

论文第一作者、港大生物医学学院高学飞博士表示:「EPSC干细胞拥有的发育特质是传统或是标准的胚胎干细胞或诱导性多功能干细胞所没有。EPSC具备分化为胚胎及胚胎外细胞谱系的潜力,包括胎盘里的滋胚层和卵黄囊的细胞,把发育生长的时钟逆转到细胞最早期类型。EPSC也可让研究人员研究早期胚胎的发育,以及流产和发育障碍的原因。」

科学家在上世纪70和80年代首次从小鼠囊胚建立胚胎干细胞系,迄今除了在一些囓齿类及灵长类动物外,一直较难从其他哺乳类动物建立胚胎干细胞株。刘澎涛教授及其团队在多年前提出新的EPSC构想,认为从比囊胚期更早期的「着床前胚胎」建立干细胞体系的成功机会可能更大。

刘澎涛教授说:「愈早在哺乳类动物胚胎发育初期取得干细胞,细胞中物种之间可能存在的差异愈小,EPSC技术应用在多种哺乳类物种上的成功机会愈大。我们的目的是研究在甚么条件下,可以在不同物种的胚胎发育的最早期取得干细胞,是次研究结果证明,这个构思和猜想基本上是正确的。」

刘澎涛教授实验室于2017年在小鼠干细胞研究中首次发现突破性的发展,找到了细胞谱系分化的主要分子路径,并建立了小鼠EPSC细胞系。而这次的研究指示著类似的方法可用于人类和猪只,以及可能用于更多的哺乳类动物上。

德国联邦动物衞生研究院的Dr Monika Nowak-Imialek为本研究的共同第一作者,她说:「我们从猪胚胎分离出来的EPSCs是全球首个拥有完整特征的猪胚胎干细胞株。由于EPSC具有分化成所有种类细胞的发育潜能,将可极大程度促进发育生物学、再生医学、器官移植、疾病模型,动物健康、农业及生物科技。」

基于是次的研究结果,港大医学院的科研团队会继续拓展EPSC科技,同时会与不同的研究组织合作。3

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here