科学家们扩展了干细胞再生任何组织类型的能力

当科学家们谈到实验室干细胞是全能或多能干细胞时，他们的意思是这些细胞有潜力像胚胎一样发育成人体的任何一种组织。然而，全能干细胞所能做的，是多能干细胞所不能做的，那就是发育成支持胚胎的组织，比如胎盘。这些组织被称为胚外组织，对发育和健康成长至关重要。

现在，索尔克研究所(Salk Institute)的科学家与中国北京大学(Peking University)的研究人员合作，报告了他们发现的一种化学混合物，这种混合物能让培养的小鼠和人类干细胞做到这一点:生成胚胎组织和胚胎外组织。他们的技术发表在2017年4月6日的《细胞》(Cell)杂志上，可以为哺乳动物的发展提供新的见解，从而更好地进行疾病建模、药物发现，甚至组织再生。这项新技术预计将特别有助于对影响胚胎植入和胎盘功能的早期发育过程和疾病进行建模，可能为改进体外受精技术铺平道路。

在胚胎发育过程中，受精卵和它最初的细胞都被认为是全能的，因为它们可以产生所有的胚胎和胚外谱系。然而，在体外捕获具有这种发育潜力的干细胞一直是干细胞生物学的一大挑战。“这是首次报道稳定干细胞类型的衍生研究，该类型显示了胚胎和胚外谱系的全能样双发育潜能。”

一旦哺乳动物的卵子受精并开始分裂，新的细胞就会分裂成两组:一组发育成胚胎，另一组发育成胎盘和羊膜囊等支持性组织。由于这种分工发生得相对较早，研究人员通常无法稳定地维持培养的细胞系，直到细胞已经超过了它们仍然可以成为两种类型的临界点。这种新发现的鸡尾酒使干细胞能够稳定地分化成两种类型，索尔克研究小组将其命名为扩增多能干细胞(EPS)。

“EPS细胞的发现为开发一种通用的方法来建立干细胞提供了潜在的机会，这种方法在哺乳动物中具有更大的发育潜力，”Salk的资深科学家、论文的第一作者之一吴俊(Jun Wu)表示。“重要的是，EPS细胞具有优良的种间嵌合能力，这使得它们在利用宿主动物物种研究发育、进化和人体器官生成方面特别有价值。”

为了开发他们的鸡尾酒，索尔克团队和来自北京大学的团队首先筛选了支持多能性的化合物。他们发现，四种化学物质和一种生长因子的简单组合可以使人类多功能干细胞稳定在发育不成熟的状态，从而使它们更有效地促进嵌合体(两种不同物种的细胞的混合)在发育中的小鼠胚胎中形成。他们还将同样的因素应用到小鼠细胞上，惊奇地发现，新获得的小鼠干细胞不仅能产生胚胎组织类型，而且还能从胚胎外系分化成细胞。此外，研究小组还发现，这种新的老鼠干细胞具有更强的嵌合体形成能力，单个细胞可以产生一整只成年老鼠，这在该领域是前所未有的。

Wu补充说:“人类和老鼠的EPS细胞都具有超强的嵌合能力，这在转基因动物模型的产生和替代器官的产生等方面都具有优势。”“我们现在正在测试人类EPS细胞对猪的嵌合贡献是否更有效，猪的器官大小和生理机能更接近人类。”“人类EPS细胞结合同种Salk小组于2017年1月在Cell上报道的种间囊胚互补平台，具有在猪体内生成人体器官以满足日益增长的供器官需求的巨大潜力。”