科學(xué)家可將人皮膚細(xì)胞變?yōu)楣δ苄愿渭?xì)胞

目前的再生醫(yī)學(xué)技術(shù)已經(jīng)允許科學(xué)家將皮膚細(xì)胞改造為與心臟細(xì)胞、胰腺細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞酷似的細(xì)胞，但要生成完全成熟的細(xì)胞卻困難得多，而這是挽救生命療法的一個(gè)關(guān)鍵的先決條件。他們開發(fā)出了將人類皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成熟的全功能肝細(xì)胞的方法，并證實(shí)，這些細(xì)胞被移植到模擬肝功能衰竭的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)小鼠體內(nèi)后，仍然能夠自行蓬勃生長。

由干細(xì)胞衍生而來的肝細(xì)胞被移植到肝組織中后，通常很難存活。加州大學(xué)舊金山分校格拉德斯通研究所的研究團(tuán)隊(duì)解決了這個(gè)問題，他們利用全新的細(xì)胞重編程方法，成功地將人體皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為了肝細(xì)胞，且與構(gòu)成原生肝組織的細(xì)胞幾乎沒有區(qū)別。

“此前的研究需要設(shè)法對(duì)皮膚細(xì)胞重編程，使其恢復(fù)到類似干細(xì)胞的多能狀態(tài)（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞），然后再培育成肝細(xì)胞?！薄暗@些誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（ips細(xì)胞）并不總是能夠完全變身為肝細(xì)胞。所以我們?cè)O(shè)法將皮膚細(xì)胞帶到一個(gè)中間階段?！彼麄兝没旌狭酥鼐幊袒蚝突衔锏摹半u尾酒”，將人類皮膚細(xì)胞改造成與內(nèi)胚層類似的細(xì)胞。包括肝臟在內(nèi)的許多人體主要器官都是由內(nèi)胚層細(xì)胞最終成熟而形成的。

接下來，他們找到了一組可以將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)變成功能性肝細(xì)胞的基因和化合物，并在幾周之后就觀察到了變化。“這些細(xì)胞開始呈現(xiàn)出肝細(xì)胞的形狀，甚至開始執(zhí)行正規(guī)肝細(xì)胞的功能?！闭撐牡牧硪晃活I(lǐng)導(dǎo)作者、加州大學(xué)舊金山分校博士后學(xué)者米拉德?雷茲瓦尼說，“它們還不是完全成熟的細(xì)胞，但正在朝這個(gè)方向發(fā)展?！?/p>

為了看看這些早期肝細(xì)胞在真實(shí)肝臟中的表現(xiàn)，研究人員將其移植入小鼠肝臟，并在之后的9個(gè)月時(shí)間內(nèi)，通過測(cè)量肝臟特異性蛋白和基因的水平來監(jiān)測(cè)它們的功能和生長情況。他們發(fā)現(xiàn)，移植2個(gè)月后，小鼠體內(nèi)的人類肝臟蛋白水平提升了，移植的細(xì)胞正在轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓墓δ苄愿渭?xì)胞；9個(gè)月后，細(xì)胞生長未出現(xiàn)放緩的跡象。

這些結(jié)果預(yù)示著研究人員已經(jīng)找到了成功再生肝組織所需的因子?！霸谖磥?，我們的技術(shù)可能成為不需要全器官更換或者因供體器官有限而無法移植的肝衰竭患者的一種替代療法?！?/p>

科學(xué)家將四種遺傳基因?qū)肫つw細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)皮膚細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為具有胚胎干細(xì)胞特性的細(xì)胞即誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iP

（1）哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺?中分離出來的一類細(xì)胞，在功能上具有發(fā)育的全能性．
（2）在培養(yǎng)干細(xì)胞中需要加入分化誘導(dǎo)因子可以誘導(dǎo)干細(xì)胞進(jìn)行分化成器官和組織，正好可以解決器官移植過程中的兩個(gè)重要問題，即供體器官短缺和免疫排斥的問題．
（3）將基因?qū)胧荏w細(xì)胞中需要先構(gòu)建表達(dá)載體，需要限制酶和DNA連接酶，iPS的形成說明導(dǎo)入的四種遺傳基因能夠影響皮膚細(xì)胞中基因的表達(dá)，才能使高度分化的皮膚細(xì)胞失去了分化的特性，重新具有全能性，之所以能恢復(fù)全能性是因?yàn)槠つw細(xì)胞中具有生長發(fā)育所需要的全套基因．
故答案為：
（1）原始性腺??全能性
（2）分化誘導(dǎo)因子?供體器官短缺??免疫排斥
（3）限制酶和DNA連接酶??表達(dá)（或轉(zhuǎn)錄、翻譯）??全套的遺傳信息

上?？茖W(xué)家原創(chuàng)新技術(shù)發(fā)現(xiàn)新生肝細(xì)胞來源，這有何意義？

肝臟是人體重要的代謝器官，其主要功能細(xì)胞是肝細(xì)胞。一旦肝臟受損，就需要?新的?肝細(xì)胞來完成功能修復(fù)。因此，在肝臟疾病的治療中尋找新生肝細(xì)胞的來源是科學(xué)家致力于解決的問題。最近，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）的周斌研究小組開發(fā)了一種名為ProTracer的新技術(shù)，該技術(shù)可以長時(shí)間捕獲細(xì)胞增殖。他們利用這項(xiàng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了成年肝臟的新生肝細(xì)胞來源。相關(guān)研究成果已于北京時(shí)間2月26日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

肝的基本單位是肝小葉，肝小葉中的肝細(xì)胞通過自身增殖產(chǎn)生新的肝細(xì)胞。每個(gè)肝小葉可分為多個(gè)區(qū)域。這些區(qū)域的肝細(xì)胞?并非完全相同?。科學(xué)家尚未找到關(guān)于肝細(xì)胞哪個(gè)區(qū)域具有很強(qiáng)的增殖能力的準(zhǔn)確答案。先前對(duì)肝細(xì)胞來源的研究依賴于單個(gè)分子標(biāo)記物來追蹤肝臟中肝細(xì)胞的某個(gè)亞群，然后觀察該亞群的擴(kuò)增。該方法效率低下，缺乏對(duì)整個(gè)肝臟中所有肝細(xì)胞增殖能力的分析。就像盲人觸摸大象一樣，觀察事物的各個(gè)部分而不是整體。為了準(zhǔn)確地找到新生肝細(xì)胞的來源，有必要在肝臟整體水平上檢測(cè)所有肝細(xì)胞的增殖。

傳統(tǒng)的檢測(cè)細(xì)胞增殖的方法就像照相機(jī)一樣，只能花費(fèi)片刻，即在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)細(xì)胞增殖，而不能準(zhǔn)確地區(qū)分各種類型的細(xì)胞的增殖。肝細(xì)胞的增殖速度相對(duì)較慢，而肝臟中其他類型的細(xì)胞（例如巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞）的增殖速度則相對(duì)較快。使用傳統(tǒng)方法檢測(cè)細(xì)胞增殖，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)幾乎沒有或沒有肝細(xì)胞增殖信號(hào)，即使存在，也很容易被其他細(xì)胞的增殖信息所淹沒。

這項(xiàng)研究直觀地顯示了所有肝細(xì)胞群的增殖，揭示了成年肝臟生理穩(wěn)態(tài)以及損傷和再生過程中肝細(xì)胞的來源，并為肝癌開辟了新的思路。肝損傷修復(fù)和再生的研究。它為肝病的治療提供了新的理論基礎(chǔ)。新開發(fā)的ProTracer技術(shù)能夠長時(shí)間檢測(cè)細(xì)胞增殖而不會(huì)受到干擾。它可以特異性標(biāo)記特定細(xì)胞譜系的細(xì)胞增殖，并且可以在不犧牲樣品的情況下直接檢測(cè)體內(nèi)細(xì)胞增殖，從而從多個(gè)方面改善細(xì)胞增殖。該檢測(cè)能力和范圍可廣泛用于檢測(cè)不同組織和器官中的細(xì)胞增殖，為發(fā)育生物學(xué)，腫瘤學(xué)，神經(jīng)科學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域的研究提供有力的技術(shù)支持。

美日科學(xué)家研制出不涉及倫理問題的“萬能細(xì)胞”(2)

美國和日本科學(xué)家于本月7日宣布，不用卵子，通過在體細(xì)胞上注入遺傳因子的方法成功制造出了與胚胎干細(xì)胞有著相同功能的“萬能細(xì)胞”。

《紐約時(shí)報(bào)》等外電報(bào)道說，沒有提供卵子或制造胚胎的必要，從而打開了不受胚胎干細(xì)胞的生命倫理束縛的干細(xì)胞研究新篇章。

▽“無需卵子也能獲得胚胎干細(xì)胞”

日本京都大學(xué)、美國懷特黑德研究所、美國哈佛大學(xué)的3個(gè)研究組聯(lián)合宣布，在沒有通過卵子和胚胎、體細(xì)胞核移植克隆的情況下，在皮膚細(xì)胞注入四種遺傳因子，讓其返回到事實(shí)上與胚胎干細(xì)胞的功能相同的原始細(xì)胞階段的實(shí)驗(yàn)上獲得了成功。

京都大學(xué)山中伸彌教授組和懷特黑德研究所的魯?shù)婪颉ひ崾┎┦拷M在英國的科學(xué)雜志《自然》的最新號(hào)上，哈佛大學(xué)康拉德·霍華德林格（音譯）博士組在《細(xì)胞-干細(xì)胞》創(chuàng)刊號(hào)上分別發(fā)表了上述研究結(jié)果。

這些研究組在從老鼠的皮膚細(xì)胞上提取的纖維毛細(xì)胞上，利用病毒注入了在胚胎干細(xì)胞階段會(huì)被激活的四種遺傳因子（Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)長完的細(xì)胞逆著成長階段，返回了發(fā)達(dá)成為特定細(xì)胞之前未分化的原始細(xì)胞狀態(tài)。

如此還原的原始細(xì)胞帶有像胚胎干細(xì)胞一樣可以分化為多樣的細(xì)胞的性質(zhì)，因此分化為了心臟、肝、腎臟等的細(xì)胞。由于該細(xì)胞雖然與胚胎干細(xì)胞類似，但是種類不同，因此研究組將其命名為“誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞（iPS）”。

該技術(shù)在去年由山中博士首次發(fā)表，但是由于當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)生“黃禹錫事態(tài)”，因此沒能受到關(guān)注，而此次隨著3個(gè)研究組分別在相同的實(shí)驗(yàn)上獲得成功，其可能性得到了確認(rèn)。

▽“干細(xì)胞研究的劃時(shí)代性的成果”

專家們將該研究結(jié)果評(píng)價(jià)為是能夠跨越到目前為止的胚胎干細(xì)胞研究和成體干細(xì)胞研究的限制的劃時(shí)代性成果。

胚胎干細(xì)胞是在通過去除卵子核，在其位置上移植體細(xì)胞核之后，進(jìn)行電擊制造出來的胚胎中提取。雖然具有可以分化為任何臟器的優(yōu)點(diǎn)，但是在研究過程中勢(shì)必要破壞胚胎，因此會(huì)被提出生命倫理爭議。確保大量研究所需的卵子也是個(gè)難點(diǎn)。

而從骨髓或臍帶血液中提取培養(yǎng)的成體干細(xì)胞雖然不存在倫理問題，但是只能從部分臟器中提取，因此存在量少，不能分化為各個(gè)臟器的局限。

與此不同，iPS是只利用一般的體細(xì)胞，因此即能避免倫理爭論，又能輕易獲得大量的干細(xì)胞。另外，由于是利用患者自身的細(xì)胞，因此沒有免疫排斥反應(yīng)，可以制造出“患者匹配型”細(xì)胞。而且遺傳因子移植在技術(shù)上比核移植更加容易也是其優(yōu)點(diǎn)。

濟(jì)州大學(xué)干細(xì)胞研究中心負(fù)責(zé)人樸世必評(píng)價(jià)說：“能夠只利用體細(xì)胞，制造出擁有與干細(xì)胞完全相同功能的細(xì)胞是非常偉大的研究成果?！彼€補(bǔ)充說：“其優(yōu)點(diǎn)在于，可以在皮膚上輕易獲得實(shí)驗(yàn)所需的大量細(xì)胞，而且由于是利用患者自身的細(xì)胞，因此完全沒有免疫排斥反應(yīng)，再加上在技術(shù)上要比體細(xì)胞核移植容易。”

《華爾街日?qǐng)?bào)》也表示：“因此次研究，圍繞干細(xì)胞的生命倫理爭議將得到緩解?！辈㈩A(yù)測(cè)說，往后在美國將出現(xiàn)大量的相關(guān)研究。但是將iPS方式適用到人體上，還需要攻克很多難關(guān)。《紐約時(shí)報(bào)》指出：“注入的遺傳因子誘發(fā)癌癥的可能性或通過病毒的突變可能性等，需要解決的問題還有很多?！?/p>

（2014?河西區(qū)二模）英國和日本兩位科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可以被重新編程為多功能的“干細(xì)胞（萬能細(xì)胞）

（1）由圖可知，該研究運(yùn)用了基因工程（DNA重組技術(shù)）和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)．
（2）圖中病毒可作為基因工程的運(yùn)載體．為方便篩選，在重組病毒中要有標(biāo)記基因．
（3）通常用DNA分子雜交技術(shù)來檢測(cè)目的基因是否成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的染色體DNA上．
（4）高度分化的皮膚細(xì)胞回歸到具有一定分化能力的“萬能細(xì)胞”，相當(dāng)于植物組織培養(yǎng)中脫分化過程．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，其培養(yǎng)液中除水分、無機(jī)鹽、葡萄糖、生長因子等物質(zhì)外，還需加入血清（或血漿）等天然物質(zhì)．
（5）“萬能細(xì)胞”在功能上具有發(fā)育的全能性，能夠分化為多種細(xì)胞，因此可以分化成各種組織，用于臨床治療，如器官再造等．
故答案為：
（1）基因工程（DNA重組技術(shù)）、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
（2）（作為基因工程的）運(yùn)載體?標(biāo)記基因
（3）DNA分子雜交?
（4）脫分化?血清（或血漿）
（5）分化成各種組織、用于臨床治療

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