摘要： 在一项新的研究中,研究人员发现利用适合的环境信号,他们能够让身体自己诱导多能性干细胞沿着特异性的发育途径进行分化.相关研究结果于2012年11月20日在线发表在PNAS期刊上.
就性质而言,多能性干细胞是一把双刃剑.这是因为它们能够分化为很多种细胞类型和组织,因而它们是潜在难以衡量的治疗资源.然而这种分化的灵活性也能够导致危险的被称作畸胎瘤的肿瘤：当在体内不受控制地分化时,这些干细胞就会如此.
为了阻止这种不好结果的发生,在移植这些干细胞到实验室动物或人体内之前,研究人员必须首先对它们进行处理以便确定它们的最终分化命运.但是如何准确地开展在不同实验室之间差别非常大.如今,来自美国斯坦福大学医学院的研究人员利用在小鼠体内开展的实验而找到一项种方法从而可能忽略这个繁琐步骤,相反主要依赖体内的信号来让这些干细胞分化时不会失去控制.
在这项研究中,研究人员发现利用适合的环境信号,他们能够让身体自己诱导这些干细胞沿着特异性的发育途径进行分化.相关研究结果于2012年11月20日在线发表在PNAS期刊上,论文标题为"In vivo directed differentiation of pluripotent stem cells for skeletal regeneration" 。
在这项研究中,论文通信作者Michael Longaker博士和同事们对骨组织形成开展研究.他们从麻醉的实验室小鼠颅骨中移除4毫米的环状骨(circle of bone),而且这种伤口刚好足够大以便促进骨组织内源性干细胞的自然愈合属性.他们然后在受损区域中植入一个包被着蛋白BMP-2的微小人工支架(artificial scaffold),其中根据在此之前的实验,已知BMP-2促进骨组织生长.每个支架被接种1百万个人干细胞.当骨组织再生时,他们持续几个月的时间来追踪观察.
Longaker说,"我们发现人干细胞形成骨组织并且修复这个伤口.更为重要的是,经过一段时间之后,这些干细胞产生的人骨组织最终被小鼠自己的骨组织所替换.因此,这种修复在生理上是正常的."
研究人员将这种骨组织再生归因于骨组织损伤的宏观环境和包被着一种促进骨组织生长的分子的支架微环境的共同作用.
研究人员测试了人胚胎干细胞和人诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)愈合伤口的能力.他们发现当被接种到含有BMP-2的支架上的iPSC在移植8周内愈合96%以上的伤口.人胚胎干细胞也取得类似的成功,在8周内愈合99%的伤口.
除了修复这种伤口之外,这种技术也产生相对较少的危险性畸胎瘤：在这项研究中,42只动物当中有2只患上这种肿瘤,而且患上这种肿瘤的两只动物都是接受胚胎干细胞而不是iPSC移植.相反,当移植到免疫缺陷性动物肾脏表面下时,这两类干细胞都容易形成肿瘤.
Longaker说,"我们仍然不得不进行开展研究以便完全消除畸胎瘤形成,不过我们也备受鼓舞."他猜测将这种技术与其他的策略结合在一起可能最终克服这个问题.
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