
科学家们首次从大鼠中分离并培养出胚胎干(ES)细胞,这为基因工程大鼠铺平了道路,这些大鼠可以比目前可用的基因工程小鼠更准确地模拟某些人类疾病。两个合作团队开发了一种新的ES细胞分离方法,使用一种新的分子组合来保护它们宝贵的诱导多能性,即分化成任何类型细胞的能力。
“这是干细胞研究的一个重大进展,因为我们知道,在许多生物学方面,大鼠与人类的关系比小鼠更密切。由于大鼠ES细胞的可用性,全球许多实验室的研究方向将发生改变,”领导其中一个团队的Qilong Ying说 [《新华网》]
。自1981年以来,小鼠ES细胞就已经存在,研究人员已经培育出数百种不同的“基因敲除”小鼠——这些小鼠是从ES细胞培育而来,其中某些基因被沉默以显示基因的功能。对于小鼠,ES细胞是在生长信号的混合物中生长的,以使其分裂而不分化。然而,将相同的技术转移到大鼠和其他哺乳动物身上却出奇地困难。令研究人员非常沮丧的是,从大鼠胚胎中分离出来的干细胞在生长信号下培养时会迅速失去其诱导多能性。在Cell杂志的两篇研究中报告的新策略,涉及在三种关键分子混合物中培养ES细胞,这些分子会阻断正常诱导分化的信号。
“我们的发现是,如果你想维持细胞处于未分化状态,你必须阻断信号,而不是激活它们,”Ying说……通过抑制分化,研究人员可以将细胞保持在他们称之为“基态”的状态,即一种随时可以变成体内任何组织的空白状态 [《Science News》]。
到目前为止,研究人员已经能够促使新分离的大鼠干细胞形成肌肉细胞、肠道细胞和脑细胞。经过一种特殊的处理后,研究人员甚至在培养皿中看到了他们称之为“自发跳动区域”,这表明新形成的が心肌细胞 [《Science News》]。研究人员还能够用荧光基因标记ES细胞,将其植入发育中的大鼠胚胎,并观察它们如何发育成不同类型的细胞。其目标是最终通过引入
大鼠干细胞DNA中的特定基因突变来创造“基因敲除”大鼠。然后,这些干细胞可以长成一只完整的大鼠,然后对其进行测试,以找出突变的影响 [《Science News》]。
Ying认为,第一只“基因敲除”大鼠可能在未来六个月内诞生。像高血压、糖尿病和帕金森病在内的人类疾病,可以使用这些“基因敲除”大鼠进行更好的建模。新技术还可以实现从更大体型的物种(如牛和猪)中分离ES细胞,这些物种在体型上与人类更接近。Martin Evans和Mario Capecchi,因开发“基因敲除”小鼠而获得2007年诺贝尔医学奖,
他们同意,从大鼠胚胎干细胞到基因工程大鼠的过渡应该迅速而直接。然而,他们认为小鼠现在已经得到了充分的研究和确立,因此基因敲除大鼠的吸引力可能较小。“这是否意味着每个人都会转向大鼠?我怀疑,”Capecchi说,他解释说,饲养实验室大鼠的成本大约是小鼠的十倍 [《Nature News》]。
相关内容:80beats:梵蒂冈新的生物伦理规则应对21世纪的医学进展 80beats:研究人员创造无癌症副作用的干细胞 DISCOVER:永生,一次一个细胞
图片:flickr / SMercury98













