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幹細胞的收獲

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作者:劉燕

幹細胞(iPSC)是再生醫學的基礎,因為它們能分化成各種組織和器官,以治療多種疾病。

培育心肌細胞

2013年5月,美國米塔利波夫研究小組經校內倫理委員會審批後,在國內接受了9名23~31歲女性提供的126個卵子。研究小組將其中122個卵子去除細胞核,然後植入他人皮膚細胞的細胞核,采用化學和電擊方法刺激卵子開始分裂產生ESC。結果有21個卵子發育到了囊胚的階段。研究人員接著取該組織的一部分進行培養,其中有6個成為了ESC,這6個中又有4個是由同一名女子提供的卵細胞製成的,它們似乎具有某種容易成為ESC的特質。此外,研究人員也培養了部分ESC,使其分化成心肌,並確認了有脈動。由於ESC全能分化性強,基因變異小,再加上可以利用患者自己體細胞的細胞核來製作,因而排異性小,未來可用於治療心髒病、阿爾茨海默病、糖尿病等多種疾病。

培育微型肝髒

日本橫濱市立大學與美國西奈山醫學院合作,利用人類iPSC培育出微小肝芽,然後移植到小鼠體內,結果這些肝芽成功生長成微型人類肝髒或稱為“迷你肝髒”。為了驗證微小肝髒是否有生理功能,研究人員給小鼠注射了抗炎藥酮洛芬和治療高血壓的藥物異哇胍,結果小鼠的血液中產生了通常來自人類肝髒的代謝產物而非小鼠肝髒的代謝產物,這說明微小肝髒發揮了作用。同時研究人員給兩組小鼠都注射白喉毒素,結果移植微小肝髒組小鼠有近1/3存活超過40天,而未植入微小肝髒的對照組小鼠10天內全部死亡。此外,研究還發現,iPSC生成的微小肝髒能夠分泌肝髒的特異性蛋白,清除血液中的毒素,並且產生人類特異性代謝物。iPSC也成的微小肝髒很快能與附近的血管融合,從而獲得受體血液係統的支持。這是器官移植最重要的一步。

培育血管

用人類ESC培育的血管主要可以用於治療心血管病和糖尿病導致的血管損害。美國麻省總醫院利用來自健康成人以及Ⅰ型糖尿病患者的ESC,在小鼠大腦外表麵或皮膚下生成了血管,隨後把這些內皮細胞與間充質前體細胞(可生成必要的結構細胞)一起移植到小鼠大腦的表麵。在兩周內,移植細胞形成了血液灌注的血管網絡,它們與鄰近的天然血管一樣發揮功能,並持續長達9個月。此外,研究人員用同樣的方法在小鼠皮膚下移植內皮細胞與間充質前體細胞,結果也生成了功能性的血管。但皮膚下需要的移植細胞量更多,約為大腦移植的5倍以上,並且生成的血管壽命更短。

培育血細胞

iPSC還能培育更多的血細胞,用於輸血、診斷和治療疾病。2013年,美國波士頓大學的團隊采用新方法對iPSC進行分化,在試管內製造出了大量的人類紅細胞和血小板。這些紅細胞有望用於治療貧血和診斷瘧疾、鐮狀細胞貧血,而血小板則可用來檢查心血管病和治療凝血障礙。此外,采用通過人類iPSC培育的大量紅細胞和血小板進行成分輸血,由於是量身定做,患者不會產生輸血反應和染上其他傳染性疾病。