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中國科學家培育出世界首個豬干細胞

我國科學家在世界上首次把來自豬的體細胞(不是精細胞或卵細胞的細胞)誘導轉變成多能干細胞——這種細胞就像胚胎干細胞一樣，有能力發育成身體中的任何類型的細胞 。這也是全世界首次使用有蹄類動物的體細胞培育出多能干細胞，可能為建立人類遺傳病模型、培育供人類器官移植的轉基因動物以及開發耐受豬流感等疾病的豬開創一條道路 。
這項研究是中科院新創刊的《分子細胞生物學報》今天在網上發表的第一篇研究論文 。該雜志主編李黨生教授評論該研究時說：“這項研究非常令人激動，因為它代表了培育有蹄類物種的多能干細胞的首次嚴格證明，這將為培育出精確的轉基因動物用于研究、治療和農業用途提供的機會 。”
該成果是中科院上海生物化學與細胞生物學研究所的肖磊博士帶領干細胞研究組完成的 。他說：“迄今為止，科學家在利用早期胚胎培育有蹄類動物的多能胚胎干細胞方面做了很多努力，但是沒有成功 。這是世界首次培育出有蹄類動物的多能干細胞 。因此，這項研究是全新的、非常重要，而且對于人類和動物健康有許多應用 。”
肖磊及其同事通過使用轉錄因子重編程了來自一頭豬的耳朵和骨髓的細胞，從而成功培育出誘導多能干細胞 。通過一種病毒把這些重編程因子的混合物引入細胞中，這些細胞發生了變化并在實驗室中發育成了胚胎樣干細胞 。進一步的測試證明了它們確實有能力分化成胚胎的三層(內胚層、中胚層和外胚層)的細胞類型——這是所有胚胎干細胞都具有的能力 。從成功培育出誘導多能干細胞(iPS細胞)獲得的信息意味著科學家繼續培育來自豬或其他有蹄類動物胚胎的胚胎干細胞(ES細胞)將變得更加容易 。
肖磊說：“豬的多能干細胞有許多用途，諸如準確改造用于器官移植治療的轉基因動物 。豬在形態和功能方面與人類相當類似，而且器官尺寸與人類器官在很大程度上類似 。我們可以使用胚胎干細胞或誘導干細胞修改豬的與免疫有關的基因，從而讓豬的器官與人類免疫系統兼容 。然后我們可以使用這些豬作為器官供體為患者提供器官，而不會引發來自患者自身免疫系統的有害反應 。”
“豬多能干細胞系還可以用于建立人類遺傳病的模型 。許多人類疾病，諸如糖尿病，是由基因表達障礙造成的 。我們可以修改干細胞中的豬的基因，并培育出攜帶同樣基因障礙的豬，從而讓它們具有和人類患者類似的癥狀 。然后就有可能使用這種豬模型開發治療這種疾病的療法 。
【中國科學家培育出世界首個豬干細胞】他舉例說，為了應對豬流感，可以培育出一種準確的轉基因豬，從而改善它對這種疾病的耐性 。我們首先可以找到一種具有抗豬流感活動或者抑制豬流感病毒增殖的基因；然后，可以把這種基因通過多能干細胞引入到豬的體內——這個過程被稱為基因”敲入“，從而實現這一目標 。另外，由于豬流感病毒需要與豬細胞膜上的一個受體結合才能進入細胞并進行增殖，我們可以通過對豬誘導多能干細胞進行基因打靶從而敲出這一受體 。如果這個受體消失了，這種病毒也就不會感染豬了 。
此外，肖磊說他的發現可以用于改善畜牧業，不僅可以讓豬更健康，而且還通過修改與生長有關的基因以改變和改善豬生長的方式，從而改善畜牧業 。
他的研究的下一階段是使用豬iPS細胞產生轉基因豬，從而為患者提供器官，改善豬的品種或用于疾病耐受能力 。這些經過修改的動物可以是”敲入“的豬，即使用iPS細胞或ES細胞把一段額外的遺傳物質(諸如一段人類DNA)轉移給豬的基因組，或者是”敲除“的豬，即用這種技術阻止一個特定基因發揮作用 。