中国组织化学与细胞化学杂志
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不用生殖细胞也能繁衍生命?清华大学团队改写

从这里我们就可以知道,山中伸弥及后来研究者的工作,与克隆技术相比,摆脱了对生殖细胞卵细胞的依赖,但不管是用基因诱导,还是化学诱导,诱导出来的干细胞都是多潜能干细胞,还不是具有最高功能标准的全能干细胞。

6月21日,丁胜团队在国际学术期刊《自然》发表题为“采用特定化学鸡尾酒诱导小鼠全能干细胞”的论文。在这项研究中,丁胜团队采用三种化学分子TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6(TAW)组成的“鸡尾酒”药物,将小鼠多能干细胞诱导成具备转变为完整有机体潜能的全能干细胞,而且可以在实验室中保持这些诱导的细胞的全能型(胚内和胚外分化潜力)。这意味着,这类细胞既可以发育为一个完整的生命个体,也可以定向发育为各种器官和组织,如肝脏、骨骼、神经等。

克隆羊多利的产生不需要经过两性繁殖,没有生殖细胞精子的参与,但仍然需要作为生殖细胞的卵细胞。所以人们说,有了克隆技术,哺乳动物繁衍后代就不需要雄性参与,只需要特定的体细胞和雌性的卵细胞就可以了。

正如丁胜所说,这一研究为再次创造个体生命甚至加速不同物种的进化创造了可能,标志着全新的生命创造研究领域开启,是生物学领域的一个“圣杯”。

前面我们讲了获得2012年诺贝尔生理学或医学奖的日本山中伸弥的工作,也讲了其后包括中国科学家邓宏魁研究团队的工作。那么,丁胜团队这次发现的不同之处和突破之处在哪里呢?

当然必须指出的是,这类研究在研究生命、治疗疾病时的重要意义是毋庸置疑的,但如果要通过这种技术来创造新生命,需要解决许多伦理和法律问题。从动物克隆的实践来看,不通过两性繁殖用克隆技术繁衍动物后代是可行的,因此,利用这种新技术在动物中创造新生命,似乎也有很大的发展和研究空间。

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这些结果提示,高等生物必须通过两性生殖细胞的结合才能繁衍后代的传统生殖模式可能不是唯一,其他方式也可以繁衍后代。未来,TAW细胞在体内或体外(如特定的器皿或人造子宫中)都可能发育为生命个体。

我们知道,包括人在内的哺乳动物,繁衍后代都是依靠两性繁殖,由生殖细胞精子和卵子结合形成单细胞受精卵,然后是二细胞胚胎(全能干细胞),之后是4细胞、8细胞……胚胎(干细胞),再发育成内、中、外三胚层,并形成各种器官、组织、肌肉、骨骼、神经、大脑,产生一个完整的生命。

丁胜团队的研究与前面提到的以往研究相比,一是采用的技术路线不同。丁胜团队采用的是化学物质(TAW鸡尾酒)诱导,而日本研究人员采用的是生物因子(4种基因)诱导,虽然邓宏魁团队也采用的是化学因子诱导,但化学因子不同。

二是多潜能干细胞(也称万能干细胞),在受精卵发育约4天分化而来,它们可以自我繁殖和分化为三种胚层(外胚层、中胚层和内胚层)之一。这三种胚层可以进一步分化形成人体内的所有组织和器官。

三是多能干细胞,它可以分化为成骨细胞、肌细胞、脂肪细胞和软骨细胞等。

今年6月21日,清华大学药学院丁胜教授团队在国际学术期刊《自然》发表题为“采用特定化学鸡尾酒诱导小鼠全能干细胞”的论文,表明不用生殖细胞精子和卵子结合形成的受精卵和二细胞胚胎(全能干细胞),而对一些细胞进行改造,就具有创造新生命的极大潜能。这一研究结果可能改写人们对生命和生命产生过程的认知。

2007年,日本的高桥一俊团队采用Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc四个基因诱导成人真皮成纤维细胞产生了人诱导多潜能干细胞。人诱导多潜能干细胞在形态、增殖、表面抗原、基因表达、多能细胞特异性基因的表观遗传状态和端粒酶活性方面与人类胚胎干细胞相似。人诱导多潜能干细胞还可以在体外和畸胎瘤中分化成三种胚层的细胞类型。

讲到这里,我们终于可以更好地理解丁胜团队这一次的工作了。

这个方法是将成体细胞的细胞核提取出来,再植入到一个去除细胞核的卵细胞中,重组为一个卵子,然后用电脉冲刺激这个重组卵子分化发育,形成胚胎,由此孕育出一个新生命。

一是全能干细胞(来自精子和卵子的结合),它们能分化为胚胎以及胚胎外组织,如绒毛膜、卵黄囊、羊膜和尿囊。在人类和其他胚胎生物中,这些胚胎外组织能形成胎盘。全能干细胞能产生一个有完整功能的个体。

其次,通过这样的方式和过程可以定向培育多种器官,如心脏、肝脏、肾脏等,以解决器官移植中一直难以解决的供体器官缺乏的问题。