本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
我曾寫過關於各種來源的人類幹細胞的文章，從1997年左右的人類胚胎（《胚胎幹細胞在媒體關注甚少的情況下首次亮相》，《科學家》，太古老了，沒有連結），到老年人的牙齒。近年來，該領域的主導地位是山中伸彌在2007年引入的人類誘導多能幹細胞（hiPS或重程式設計）細胞。在成纖維細胞中新增四個關鍵基因，細胞就會回到發育時間，重新獲得多能性：產生源自構成早期胚胎的三個層中任何一層的細胞型別的能力。（這些基因編碼轉錄因子，這些轉錄因子是開啟其他基因的蛋白質。這四個被稱為山中因子。RNA或蛋白質也被直接使用。）
儘管所有這些幹細胞的術語可能會令人困惑，但“多能性”的含義令人欣慰地清晰：一種可以分裂，產生多種型別特化細胞的細胞。根據定義，幹細胞會自我更新，保持運作。
一種新型幹細胞
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來自倫敦帝國學院的Pascale Guillot博士和她的同事今天在《分子治療》雜誌上描述了人類多能幹細胞的另一個來源：暴露於丙戊酸的人類羊水乾細胞，或AFSC_VPA。他們肯定需要一個更吸引人的名字——這個名字甚至比hES或hiPS更難記住——所以我將簡單地稱它們為“新的”。這些細胞位於人類生命週期中胚胎和老年人牙齒之間：漂浮在緩衝胎兒的液體中。
該研究中的羊水來自妊娠8至12周收集的流產材料。未經改變，這些細胞不具有多能性，但暴露於丙戊酸會奏效。它是一種控制基因表達的癲癇藥物和情緒穩定劑，一種組蛋白脫乙醯酶抑制劑）。這些細胞在富含蛋白質的凝膠上生長，並且還暴露於用於培養hES細胞的培養基中。
丙戊酸價格便宜，已獲得FDA批准，並且儘管它會導致胚胎中的神經管缺陷，但它在體外用於羊水乾細胞。“我認為這可能是多能幹細胞領域令人興奮的新參與者，並且肯定有可能對再生醫學產生重大影響——前提是獲得這些細胞的具有爭議的方式可以被克服，”佛羅里達大學蓋恩斯維爾分校神經外科部門的研究員Florian Siebzehnrubl博士說。在羊膜穿刺術中收集細胞，幾周後，這將解決這個問題。
丙戊酸作為獲得多能性的途徑，除了可用性和價格外，還具有其他優勢。它比注射基因、RNA或蛋白質更安全，後者效率低下並且可能誘發腫瘤。而且，將藥物應用於分離的羊水細胞並不需要像hES細胞那樣從胚胎中培養幹細胞。新細胞改變形狀並形成緊湊的菌落——顯然正在發生一些事情。
就發育潛力而言，未改變的羊水乾細胞是hES細胞和成體細胞以及可能的iPS細胞之間的某種中間體。它們似乎處於發育的關鍵轉折點，當時它們仍然可以產生一些細胞型別，但不再具有多能性帶來的全方位可能性。“從這些細胞中獲得多能幹細胞比從成人細胞中更容易，在成人細胞中，關鍵的多能性基因完全被關閉，”Guillot博士解釋說。在羊水乾細胞中，山中因子很少，但並非像在成人細胞中那樣不存在。“丙戊酸是一種小分子表觀遺傳修飾劑，可重新啟動轉錄，”她補充說，從而恢復羊水細胞的一些發育潛力。
研究人員已經知道，從轉錄的角度來看，hiPS細胞與hES細胞並不相同。新的研究支援這樣一種觀點，即外觀可能相似的幹細胞行為可能不同。弄清楚這些區別對於在臨床上使用多能幹細胞至關重要。
有趣的起源和驚人的旅程
新幹細胞的轉錄組（一組活性基因）與hES細胞的轉錄組有82%的共享。維恩圖是整理不同型別的幹細胞共享什麼以及它們如何不同的好方法（見圖）。
正如預期的那樣，新幹細胞與它們來源的羊水乾細胞共享一些基因的表達，但它們也與hES細胞共享273個基因的表達，這些基因在非丙戊酸羊水乾細胞中不表達。也就是說，這種藥物確實起作用。專注於273個基因的功能，尤其是其中四個從球狀前體雕刻出蝌蚪形精子的基因，為了解幹細胞在羊水中的正常作用提供了線索：它們可能是原始生殖細胞（PGC）——未來的精子和卵子。
“PGC有可能保留它們的幼稚狀態，因為在漂浮在羊水中時，它們不與細胞外基質和其他細胞接觸，而這些細胞通常會驅動幹細胞分化，”Guillot博士解釋說。研究人員觀察了男性妊娠的細胞，因為透過Y染色體的存在，胎兒細胞很容易與母體細胞區分開。
與羊水乾細胞一樣，PGC對於幹細胞科學來說並不新鮮。事實上，PGC是約翰·吉爾哈特（John Gearhart）小組（當時在約翰·霍普金斯大學）在1997年描述並我寫過的胚胎生殖（EG）細胞的來源。但是，吉爾哈特的EG細胞以及hES細胞都來自內細胞團，這是細胞空心球（囊胚）中的一層細胞，該細胞會發育成胚胎。相反，PGC以及與它們相似的新幹細胞來自囊胚周圍的“胚胎外”部分。
當涉及到使用胚胎的倫理時，對於某些人來說，幹細胞來自“胚胎本身”還是胚胎外細胞會產生很大的影響，儘管早在囊胚階段就進行取樣會破壞整個胚胎。但是，PGC在倫理上尤其令人困惑，因為它們起源於胚胎外部，然後加入胚胎，然後可能會離開胚胎。遊走的細胞被困在胚胎最初摺疊成三層的過程中，然後，按照附近細胞發出的訊號，遷移到一個稱為生殖嵴的結構，該結構會變成睪丸。PGC在第7周到達。
在這種發育過程中，一些PGC可能會迷路，再次漂浮在羊水中，在接近定義胎兒階段的8周標記時，再次處於實際胚胎之外。
最大潛力，最小風險
研究人員推測AFSC_VPA將找到臨床用途，因為它們可以產生來自所有三個胚層結構。到目前為止，在實驗中，這些細胞產生了神經管和鱗狀上皮（外胚層）、包括血液在內的結締組織（中胚層）以及腸和肺襯裡（內胚層）。
“在再生醫學中，無論是基於細胞的療法還是組織工程，要克服的障礙之一是細胞分化為非中胚層譜系的能力有限。在這裡，我們不僅可以將這些細胞用於治療造血（血液）疾病，還可以用於治療影響內胚層或外胚層來源組織的病理，”Guillot博士解釋說。
但是，研究人員並沒有為個人儲存用丙戊酸浸泡的羊水乾細胞，而是設想在庫中儲存有限數量的細胞系，許多人可以從中提取細胞。先例是hES細胞的模擬。在
劍橋大學的研究人員計算得出，基於HLA型別（組織匹配中使用的細胞表面分子），150個hES細胞系可以為大約三分之一的人口提供細胞療法。新幹細胞可能會以類似的方式使用，也用於藥物測試和研究“培養皿中的疾病”，Guillot博士說。
當然，首要的問題是胚胎問題。“與hES細胞相比，羊水乾細胞的倫理優勢在於，從技術上講，獲得它們時沒有胚胎被破壞。hES細胞的獲得需要一個囊胚，在hES分離後，該囊胚無法植入併產生胚胎。在不影響胚胎的情況下分離多能細胞的可能性非常有吸引力。不過，這有點像一把雙刃劍，因為作者不得不使用終止妊娠的羊水來獲得幹細胞，”Siebzehnrubl博士說。但是，根據該雜誌的新聞稿，這些細胞可以從羊膜穿刺材料中分離出來。
我對《分子治療》論文的著迷更多地是哲學上的：這種新的幹細胞來源代表了生物體內的生物體內的生物體，就像俄羅斯套娃一樣。在孕婦體內，胎兒漂浮在含有細胞的液體中，這些細胞是下一代，即第三代的種子。
儘管警告說需要進一步的實驗來證實新細胞在功能上與PGC相等，但Guillot博士同意。使用AFSC_VPA幹細胞“將使我們能夠利用過去來修復未來”。
這是看待幹細胞潛力的一種新方式。