兩種建立胚胎幹細胞的方法剛剛獲得了重大進展。其中一項進展是，三組科學家報告說，他們透過引入四種基因的混合物，將小鼠皮膚細胞的“時鐘”撥回，使其轉變為類似胚胎的細胞。“你現在基本上可以在培養皿中逆轉發育，”麻省理工學院懷特黑德生物醫學研究所的馬裡烏斯·維尼希（Marius Wernig）說，他是其中一個研究小組的成員。
如果將這項技術擴充套件到人類，研究人員就可以在不使用胚胎的情況下建立可能通用的幹細胞。然而，專家表示，他們仍然需要研究人類胚胎的細胞，以弄清楚如何實現向人類的飛躍，以及這兩種細胞作為再生病變組織的方式如何進行比較。
在第二種方法中，一組研究人員成功地從受精胚胎而不是未受精卵中克隆出了小鼠。由於受精的人類胚胎比無法冷凍和儲存的未受精卵更容易獲得，因此將這一結果擴充套件到人類可能會降低建立人類胚胎幹細胞以研究和潛在治療疾病的實際障礙。
支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
這兩種技術都尚未在小鼠之外發揮作用，但研究人員樂觀地認為，他們可以將至少部分研究結果應用於人類細胞。“有充分的理由相信，人類和小鼠細胞的規則將是相同的，”哈佛幹細胞研究所（HSCI）的幹細胞生物學家凱文·埃根（Kevin Eggan）說。
這兩項研究都取決於核重程式設計的概念，即去除阻止成人 DNA 返回胚胎狀態的分子變化。重程式設計細胞的傳統方法是去除其包含 DNA 的細胞核，並將其注射到已去除自身細胞核的未受精卵中——換句話說，就是克隆。克隆研究人員認為只有未受精卵才能夠重程式設計成人 DNA。
沒有胚胎的幹細胞
想象一下，當京都大學的山中伸彌去年報告說，他的小組直接建立了類似胚胎的細胞，而無需轉移染色體，只需將四種在胚胎細胞中活躍但在成人細胞中不活躍的基因注入小鼠成纖維細胞時，研究人員有多麼興奮。然而，重程式設計的細胞在注射到胚胎中時並未對成人組織做出貢獻，這是胚胎細胞的標誌。
山中、懷特海德的魯道夫·傑尼希和 HSCI 的康拉德·霍赫林格的三個小組報告說，他們透過選擇產生更多胚胎細胞特徵分子的重程式設計細胞，獨立克服了這一障礙。當在幾周後收穫並注入囊胚時，這些細胞對胚胎的所有三個層都有貢獻，在某些情況下，它們出現在達到成年的囊胚的後代中。
懷特海德團隊的成員、幹細胞研究員亞歷克斯·邁斯納表示，重程式設計的細胞與胚胎細胞“幾乎沒有區別”。該團隊今天在《自然》雜誌上與山中團隊一起線上發表了研究結果。
下一步是觀察該過程在人類細胞中是否有效且安全。“如果我們幸運，並且只是 [相同] 四個因素，它在人類身上將會非常快地 [發生]，”邁斯納說。但是研究人員必須弄清楚如何消除用於引入基因的病毒 DNA，在山中的實驗中，這導致了 20% 的由囊胚生長的小鼠患上癌症。
伊利諾伊理工學院的倫理學家奈傑爾·卡梅倫是胚胎幹細胞研究的反對者，他讚揚了重程式設計的發現。但霍赫林格的論文發表在一本名為《細胞幹細胞》的新期刊上，他強調研究人員仍然需要研究人類細胞以瞭解如何重程式設計它們，並且目前還不清楚哪種方法從長遠來看效果會更好。
“說‘現在我們可以生成這些[重程式設計]細胞，[所以]我們必須停止所有人類胚胎幹細胞研究’，這將是一個很大的錯誤，”邁斯納指出。
來自受精卵的幹細胞
埃根和他的 HSCI 同事的新結果可能使這項研究變得更容易，他們展示瞭如何從研究人員長期以來認為不可能的單細胞受精胚胎或合子中提取幹細胞。
埃根說，收集未受精卵已被證明具有挑戰性，因為捐贈者的補償不超過提取手術的費用。在獲得研究人類細胞克隆的批准一年後，“我們還沒有找到一位願意作為卵子捐贈者的女性，”他說。
埃根的小組找到了一種繞過這一障礙的方法，將來自胚胎和小鼠成人細胞的染色體注射到正在分裂成兩個細胞過程中被化學冷凍的合子中。以這種方式克隆的細胞中有 20% 生長成早期胚胎，稱為囊胚，其中 5% 的細胞產生了胚胎幹細胞，這與從未受精卵獲得的結果相當。
當植入雌性小鼠體內時，174 個克隆囊胚中有 9 個存活到出生，儘管它們在不久之後就死亡了，這可能是因為重程式設計不完整，該團隊在《自然》的第三份報告中指出。
研究人員認為該實驗有效是因為合子暫停在細胞核溶解並且負責重程式設計的分子混合在整個細胞質中的階段，在那裡它們可以影響注入的 DNA。他們認為之前的實驗失敗是因為研究人員從合子中去除了重程式設計因子以及它們的細胞核。
從受精卵中克隆幹細胞可能聽起來在倫理上比從未受精卵中克隆幹細胞更麻煩。“這當然不會減輕存在的倫理問題，”卡梅倫說，因為從重程式設計的胚胎中提取幹細胞會破壞它。
然而，這對研究人員有好處，因為埃根的研究小組發現，該技術適用於攜帶額外染色體組的合子，如果兩個精子使卵子受精，就會發生這種情況。多達 5% 的合子都有額外的染色體，它們可能以數萬計地存在於體外受精 (IVF) 診所的庫中，這些診所通常會丟棄此類合子，因為它們發育異常，埃根說。他說，他的團隊已經開始對捐贈的受精卵進行研究。