猪也能长出人类心脏?继猪器官移植近年来频繁取得突破后,本月,“人兽嵌合体”器官培养也迎来重大进展。
6月13日,《自然》头版头条报道,中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学教授带领团队,全球首次成功在猪胚胎中培育出了含有人类细胞的心脏,并实现了心脏跳动。
这项结果在6月11日香港举办的国际干细胞研究学会(ISSCR)年会上公布,值得一提的是,会上,美国安德森癌症中心研究团队同样宣布,他们实现在小鼠胚胎的肠道、肝脏和大脑中,嵌入有一定量的人类细胞。
“这是一个疯狂的实验,我们本不期待什么。”华裔科学家、安德森癌症中心的生物医学工程师沈希凌教授表示,但截至小鼠出生后的两个月,这些人类细胞依然存在,且“非常稳定”。
人兽嵌合体技术是利用基因编辑等方法,使动物胚胎无法形成某一种或几种特定的器官,随后利用干细胞技术,向胚胎中添加人类干细胞,以期实验动物能长出“人类器官”,供医学研究和临床用途。
据《自然》报道,在赖良学团队的研究中,研究人员先对人类干细胞进行了重编程,引入了阻止细胞死亡和促进细胞生长的基因,从而增强其在猪体内的存活能力。
在随后猪胚胎的构建中,团队敲除了两个对心脏发育起到关键作用的基因,这使得正常的胚胎猪心无法发育。最后在早期的桑椹胚阶段,植入提前改造好的人类干细胞,再将胚胎放入代孕母猪体内。
由于事先对细胞进行了荧光标记,研究团队能准确识别胚胎心脏中的人类细胞。据赖良学介绍,“改造猪胚胎”的心脏发育正常,与人类同一阶段心脏发育的大小相等,并且保持跳动。
但团队尚未披露研究中人类细胞含量的具体占比。同时,这些“改造胚胎”最多只能生长21天,之后就无法存活,“人类细胞可能破坏了猪心脏的功能。”赖良学表示。
与赖良学团队使用的技术路径不同,安德森癌症中心团队则在重编程人类干细胞后,直接先在培养皿中培育出肠道、肝脏和大脑的类器官。研究人员认为,如果在注射前就已经让细胞发育成了人体组织,“它们可能会更有韧性。”
“我们甚至没破坏胚胎壁,就将人类细胞引入了胚胎。”沈希凌表示,当这些类器官被注射入怀孕小鼠的羊水后,几天内它们便开始渗入正在生长的胚胎,并在特定的区域内增殖。
顺利分娩后,大约有10%的幼鼠肠道中含有人类细胞,约占肠道细胞总数的1%,而肝脏和大脑中所含的人类细胞的比例则较低。
尽管从细胞比例上而言,此次“人鼠嵌合”的成功率还不高,但据《自然》报道,由少量人类干细胞组成的肝脏,已在幼鼠体内产生人白蛋白,且细胞非常稳定。
6月13日,《自然》头版头条报道,中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学教授带领团队,全球首次成功在猪胚胎中培育出了含有人类细胞的心脏,并实现了心脏跳动。
这项结果在6月11日香港举办的国际干细胞研究学会(ISSCR)年会上公布,值得一提的是,会上,美国安德森癌症中心研究团队同样宣布,他们实现在小鼠胚胎的肠道、肝脏和大脑中,嵌入有一定量的人类细胞。
“这是一个疯狂的实验,我们本不期待什么。”华裔科学家、安德森癌症中心的生物医学工程师沈希凌教授表示,但截至小鼠出生后的两个月,这些人类细胞依然存在,且“非常稳定”。
人兽嵌合体技术是利用基因编辑等方法,使动物胚胎无法形成某一种或几种特定的器官,随后利用干细胞技术,向胚胎中添加人类干细胞,以期实验动物能长出“人类器官”,供医学研究和临床用途。
据《自然》报道,在赖良学团队的研究中,研究人员先对人类干细胞进行了重编程,引入了阻止细胞死亡和促进细胞生长的基因,从而增强其在猪体内的存活能力。
在随后猪胚胎的构建中,团队敲除了两个对心脏发育起到关键作用的基因,这使得正常的胚胎猪心无法发育。最后在早期的桑椹胚阶段,植入提前改造好的人类干细胞,再将胚胎放入代孕母猪体内。
由于事先对细胞进行了荧光标记,研究团队能准确识别胚胎心脏中的人类细胞。据赖良学介绍,“改造猪胚胎”的心脏发育正常,与人类同一阶段心脏发育的大小相等,并且保持跳动。
但团队尚未披露研究中人类细胞含量的具体占比。同时,这些“改造胚胎”最多只能生长21天,之后就无法存活,“人类细胞可能破坏了猪心脏的功能。”赖良学表示。
与赖良学团队使用的技术路径不同,安德森癌症中心团队则在重编程人类干细胞后,直接先在培养皿中培育出肠道、肝脏和大脑的类器官。研究人员认为,如果在注射前就已经让细胞发育成了人体组织,“它们可能会更有韧性。”
“我们甚至没破坏胚胎壁,就将人类细胞引入了胚胎。”沈希凌表示,当这些类器官被注射入怀孕小鼠的羊水后,几天内它们便开始渗入正在生长的胚胎,并在特定的区域内增殖。
顺利分娩后,大约有10%的幼鼠肠道中含有人类细胞,约占肠道细胞总数的1%,而肝脏和大脑中所含的人类细胞的比例则较低。
尽管从细胞比例上而言,此次“人鼠嵌合”的成功率还不高,但据《自然》报道,由少量人类干细胞组成的肝脏,已在幼鼠体内产生人白蛋白,且细胞非常稳定。