干细胞 “返老还童”：全球首次实现多能干细胞转化为真正的全能胚胎样细胞，器官移植福音
近日，一组来自华大生命科学研究院、中国科学院等顶级科研单位的科学家们在《自然》杂志上发表了一项研究，宣布发现了一种无转基因、快速、可控的方法，可以将多能干细胞转化为真正的8细胞全能胚胎样细胞，为器官再生研究和合成生物学的进步铺平了道路。
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研究团队在华大基因单细胞测序技术协助下，将多能干细胞（即早期胚胎细胞的“成年”版本）转化为更“年轻”的细胞，这些细胞具有人类受精卵基因组的激活状态，并保留各种细胞谱系发展的潜力。
这些细胞有望在未来用于人体患病器官的再生，进而降低世界对器官移植的依赖。它们也可以用来生成人造囊胚。此外，它们还将有助于研究人类胚胎发育，帮助治疗早期发育相关得疾病，并防止流产。
虽然将多能干细胞转化为囊胚内的内细胞团样细胞的技术早就有，但这项研究是首次将多能干细胞转化为人类发育周期中与8细胞胚胎相匹配的真正早期阶段，这将有助于增加人们对早期人类胚胎发育的认识。至关重要的是，转换后的细胞可以在体内生成胎盘细胞——这是目前世界首次完成的成果。
8细胞胚胎 | 参考文献[3]
“全能8细胞阶段的胚胎样细胞只经过3次分裂就重现受精卵的胚胎状态。与已报道的多能干细胞相比，这些细胞不仅能分化成胎盘组织，还有发育成更成熟的器官的潜能，这对于全世界数百万等待器官移植的患者来说是个好消息。” 论文的通讯作者 Miguel A. Esteban 教授、Md. Abdul Mazid 博士和中国科学院的李文娟博士解释说。
“这一突破也是再生医学和单细胞测序技术结合的一个完美例子。” 论文的另一位通讯作者、华大生命科学研究院的刘龙奇博士说，“通过大规模的单细胞多组学分析，加上干细胞技术对在体外或体内获得的细胞或组织的高效与准确的鉴定，都将大大推进再生医学的研究。”
处于早期发育阶段的细胞可以被称为全能细胞，这意味着它们有潜力创造出所有类型的早期胚胎细胞，而这些早期胚胎细胞又发展出个体发育所需的组织和器官。这项研究建立在之前对囊胚阶段多能干细胞的研究基础上，囊胚阶段的细胞有潜力创造出分化的细胞和组织。
干细胞分化 | 站酷海洛
这项研究的突破是基于单细胞测序技术的进步，华大基因集团在这一领域处于世界领先水平。其单细胞文库测序平台，结合其测序技术，使大量的和多维的单细胞分析具有高灵敏度和高准确性，同时具有低成本的优势。
这项研究背后的国际团队提取了多能干细胞，并用鸡尾酒试剂对其进行处理，才制造出这样的8细胞胚胎样细胞。在其他实验中，这些细胞被分类并注射到老鼠体内进行进一步发育，然后使用华大基因的单细胞基因组分析进行分析。这项创新技术有助于科学家识别和分离8细胞胚胎样细胞，并证明其在生物体内产生胎盘细胞的能力。
这些细胞被分类并注射到老鼠体内进行进一步发育 | Flickr，audrey_sel / CC BY-SA 2.0（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/）
研究人员所取得的进展最终可能使个性化的器官再生成为现实。通常，对于那些需要器官移植的人来说，唯一可行的方法就是找到一个匹配的捐赠者。这个过程并不是万能的。如果供者血清型与受者血清型太不同，移植可能会失败。另一项旨在通过基因编辑使动物器官适应人类移植的程序也处于初级阶段。
这一成果也为研究早期胚胎发育提供了一个新的体外研究系统，有助于我们了解早期胚胎发育与疾病发生之间的关系，为研究治疗出生缺陷和各种发育疾病提供了资源。
参考文献
[1] Mazid, M.A., Ward, C., Luo, Z. et al. Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0
[2] https://www.eurekalert.org/news-releases/947096
[3] Veeck, L.L., and Zaninović, N. 2003. An atlas of human blastocysts. Parthenon Publishing Group, New York.
编译：茵陈
编辑：酥鱼
排版：尹宁流
题图来源：《黑客帝国》
研究团队
通讯作者 Md. Abdul Mazid：于孟加拉国达卡大学药学系获得药学学士和药学硕士学位，后又在达卡大学获得了哲学硕士学位。Mazid 博士在日本鸟取大学获得博士学位。他曾获得日本政府奖学金、EMBO奖学金和台湾省国家科学委员会奖学金。
通讯作者 刘龙奇：研究员，教授。华大生命科学研究院院长助理、 超级细胞研究所所长。同时担任西北大学兼职教授，郑州大学兼职副教授，华大基因学院高级讲师。研究方向为高通量单细胞及空间多组学测序技术研发及生命细胞数字化图谱解析。2010 年本科毕业于华南理工大学，2015 年博士毕业于中国科学院。曾获广东省自然 科学一等奖，中科院院长奖，深圳市高层次人才，深圳市盐田区“梧桐人才”。在细胞命 运转变，表观遗传学，基因表达调控，单细胞多组学等方面具有丰富的经验。主持国家级 自然科学基金 2 项，近 5 年来在 Science, Cell Stem Cell, Nature Materials, Nature Communications 等杂志上发表论文或评论 15 篇，申请相关发明专利 5 项。曾发表世界 上首个单细胞染色质结构和转录组同时测序技术 scCAT-seq，国内首款商业化单细胞微 流控系统 DNBelab C4 研发负责人，粤港澳大湾区单细胞组学联盟主要发起人之一。
通讯作者 李文娟 ：中国科学院广州生物医药与健康研究院助理研究员。
通讯作者Miguel A. Esteban：首席科学家/教授，博士生导师，广州生物医药与健康研究院，从事肿瘤干细胞研究。于马德里自治大学获得生物化学与分子生物学专业博士学位，后加入伦敦帝国学院医学部肾脏实验室，任副研究员。
论文信息
发布期刊 《自然》 Nature
发布时间 2022年2月21日
论文标题Rolling back human pluripotent stem cells to an eight-cell embryo-like stage
（DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0）
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