小鼠胚胎含4%人类细胞

为了找到一个可移植器官能够生长的环境,科学家们一直试图在人类和小鼠胚胎之间培育嵌合体。据《新科学家》报道,研究人员现在已经培养出了人类细胞含量为4%的胚胎嵌合体,高于之前的约0.1%。

这篇文章发表在5月14日的《科学进步》杂志上。记者冯建是布法罗纽约州立大学的生物物理学家。在这项研究中,冯建研究小组在小鼠胚胎发育3.5天后,将大约10种人类干细胞注入其胚泡。这些人类细胞在小鼠胚胎发育中发挥不同的作用,包括促进红细胞、眼细胞和肝细胞的形成。

研究小组发现其中一个小鼠胚胎中大约4%的细胞是人类细胞。然而,这一比例在不同的组织中可能会有所不同,研究小组还没有研究人类细胞在特定组织中的比例,如大脑。

“看到这项研究后,我的第一反应是‘哇’,这对培养动物的人体器官非常有帮助。”戴维斯加州大学研究动物科学的帕布罗·罗斯说。

在以前的研究中,构建小鼠-人嵌合体的困难在于人细胞和小鼠细胞的状态不能同步。当人类干细胞处于原始状态或已经初步发育时,小鼠干细胞仍处于“幼稚”阶段。如果已经开始发育的小鼠干细胞被加入胚泡,胚胎最终会死亡,而人类干细胞的加入也会导致同样的结果。

为了解决这个问题,冯建和其他人开发了一种新的方法——抑制mTOR激酶3小时,从而使人类干细胞恢复到原来的状态。

据报道,冯建和其他人成功实验的另一个原因与胚胎生长的长度有关。伦理委员会允许研究小组允许胚胎发育到17天,比以前的大多数研究多一周。由于担心从这种嵌合体胚胎生长的小鼠更人性化,它们的发育持续时间是有限的。

“这是一个重要的问题,”冯建说。但是胚胎嵌合体最终会发育成什么样的动物,取决于宿主胚胎。例如,当大鼠细胞被添加到小鼠胚胎中时,胚胎将发育成小鼠,反之亦然,而不是两种动物的混合物。“这与胚胎大脑中人类细胞的比例无关。它们以这种方式联系在一起。”冯健说。

由于猪或羊等动物的器官大小更接近人类,下一步可能需要科学家在这些动物身上试验新方法。

罗斯说,如果人类细胞能保持在1%-4%,冯建等人的方法可能是可行的。通过改变动物基因,某些特定器官的发育会受到限制。这些器官将由人类细胞发育而来,其中大部分来自人类。然而,冯建说他的团队没有大型动物的资源。

冯建和其他人的另一个担心是,即使人类器官可以在胚胎嵌合体中培养,这些器官也不适合移植,因为人类和其他动物之间混合成分的比例很高。然而,这项研究对于寻找体外培养的器官仍然具有重要意义。冯健说,许多问题仍有待讨论,如道德问题和这一领域的潜在利益,什么可以做,什么不能做。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz0298

标题:小鼠胚胎含4%人类细胞

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