Human-Monkey嵌合体胚胎:生物医学研究的一种新的工具

研究人员已经成功地整合人类细胞在动物组织,生产human-monkey嵌合体胚胎能够成长为20天。这项研究发表在细胞,是一个关键的一步对开发chimera-based工具为研究人类健康和疾病,器官移植,药物发现和许多更多的研究应用。

“一个嵌合体是一个有机体,它包含两个或多个物种的细胞。嵌合体开发利用细胞生物学和分子生物学方法,通常由一个有机体的细胞插入的早期发展阶段,“解释道胡安•卡洛斯教授Izpisua Belmonte该研究的资深作者。

嵌合体发展

比阿特丽斯明茨教授是第一个开发和描述鼠标嵌合体在1960年代,1970年代,在该领域的研究中,已经足够使哺乳动物种间嵌合体的发展。由于他们进化的相似之处,在这一领域的大部分工作执行使用老鼠和老鼠 ,~ 2100万年的进化距离。大动物宿主的生理属性的人类更紧密地挂钩需要使用人类开发嵌合体多能干细胞(hPSCs),但是从历史上看,随着Izpisua Belmonte指出在最近的一次 新闻稿 ”,人兽嵌合体的产生受到低效率和人类细胞整合进入宿主物种。”

这部小说发表的研究细胞是建立在以前的工作了吗Izpisua Belmonte的团队:“在我们2017年的研究中,我们把人类细胞到早期猪组织,人体细胞的贡献是相当低的,我们认为这可能是由于大进化距离两个物种之间的(~ 9000万年),”他解释道。在最近的研究中,进化距离减少。根据Izpisua Belmonte,这可以解释更大的肝星状细胞的相对效率的集成。

Izpisua Belmonte和他的同事们利用新颖的方法 基于一个修改 在体外细胞培养协议,由教授鲎霁从昆明科技大学,促进发展和生存的长尾猕猴(猕猴属fascicularis)胚胎长达20天。

团队标记人类扩展(他)已经被荧光蛋白和细胞注入恒河猴胚胎,使他们能够观察它们如何集成。hEPSCs确实纳入发展计划的胚胎postfertilization直到19天。在132年发现了人类细胞胚胎post-injection的一天,十天之后,103年的嵌合体胚胎仍在发展中。到了19天,只剩下三个嵌合体。

识别关键的沟通途径

调查分子通信组成的细胞嵌合体,研究人员分析了转录组的human-monkey嵌合体胚胎使用单细胞RNA的转录组测序,并与同期控制人类和猴子胚胎。比较转录组差异透露,作者建议可能引起的人类细胞影响涵盖主机胚胎注射后的胚胎发育。

Izpisua Belmonte阐述了确定的重要性关键通路参与嵌合细胞通讯:“没有理解不同类型的细胞如何交流,很难了解暗示人类细胞,组织和器官的健康发展。两种类型的细胞整合的过程类似于与不同的语言交流:人类细胞在猪组织类似于两个遥远的语言之间的通信,如汉语和法语,而人类细胞在猕猴就像之间的通信两个紧密相关的语言,如西班牙语和法语。”

然后团队着手探讨是否有可能揭示信号事件负责这些差异。他们推测,通过调节关键信号通路,种间嵌合在未来可以改进。

几个途径被确定。作者指出,磷脂酰肌醇3-kinase (PI3K)一种蛋白激酶和增殖蛋白激酶(MAPK)信号加强human-monkey嵌合体胚胎和新途径(例如,WNT信号)也丰富。

潜在的应用

配备更好的理解分子通信支撑嵌合体胚胎,研究人员可以利用它们作为工具来探索范围广泛的生物医学应用。

Izpisua Belmonte阐述了他们的一些潜在的用途:“这项工作有可能揭示许多领域相关的对人类健康,从最早的阶段,当受精卵开始分裂,先进的时代,这是一个风险因素对许多人类疾病,包括阿尔茨海默氏症、心脏病和癌症。嵌合模型可以提供更准确的方法来理解人类疾病的发展,以及测试针对这些疾病的药物。”

虽然人兽嵌合体胚胎显然在许多领域拥有巨大的潜力,同样重要的是要考虑相关的道德和法律方面的考虑其使用。Izpisua Belmonte进一步讨论了这一点:“这工作是彻底和广泛审查制度层面以及通过拓展非关联生物伦理学家在州和国家政策方面有经验的在这个领域的研究。这个过程帮助指导我们的实验,完全专注于体外嵌合体胚胎。”

他继续说,“现有的指导方针在州、国家和国际水平变化,并保持科学家、生物伦理学家,政策制定者和资助机构和合作是一个重要的一步使这些指导方针保持最新有关科学和社会的福利。我们所有的工作总是由现有的道德和法律准则和意志 由所有相关委员会进行审查和批准。”

研究人员计划进一步探索分子途径他们认定有一个潜在的作用,不同种类的细胞之间的沟通。“下一个,这将是重要的调查信息,确认哪些是重要的沟通途径,“结论Izpisua Belmonte。

参考: 谭T,吴J, Si C, et al。嵌合的贡献人类延长猴子胚胎多能干细胞体外。细胞。2021年。doi: 10.1016 / j.cell.2021.03.020

胡安•卡洛斯Izpisua Belmonte与劳拉·伊丽莎白·兰斯顿说,总编辑技术网络。188金宝搏备用