癌細胞從何而來?
這是科學界一直想弄清楚的問題。
本周,由華盛頓大學的研究人員開發(fā)的一項新技術或許能夠幫助找到這一問題的答案。
科學家們將這一技術命名為“飛行數據記錄儀”(flight data recorder),而一些行業(yè)專家將它比喻為細胞發(fā)育的“黑匣子”。
該研究成果于12月5日發(fā)表在國際著名期刊Nature雜志上。
01、細胞重編程與再生醫(yī)學
據介紹,“飛行數據記錄儀”能夠揭示細胞從一種類型變成另一種類型經歷了怎樣的過程。
這有什么用呢?
回答這個問題前,先與大家談談“細胞重編程”和“再生醫(yī)學”。
細胞重編程也是一種技術,簡單的說,就是利用一些手段將一種細胞(如皮膚細胞)轉變?yōu)榱硪环N細胞(如肝 臟細胞)。
不過,目前這種技術的效率并不高。舉例來說,當研究人員想將皮膚細胞“重編程”為腸道細胞時,只有約1%的皮膚細胞能夠被成功“重編程”。
科學家們認為,哪些細胞能夠按照預期變成他們想要的細胞,這似乎是個隨機的過程,他們還無法實現精準控制。
那么,如何提高細胞重編程的效率和準確率呢?前提就是要弄清楚,一種細胞變成另一種細胞究竟經歷了怎樣的過程。在這之后,科學家們就可以想辦法,讓“起點細胞”嚴格按照這樣的過程,一步步變成他們想要的“終點細胞”。
接著,科學家們可以將這些細胞培養(yǎng)成他們想要的人體組織和器官,用于測試藥物療效或者移植治療。這也就是“再生醫(yī)學”。
02、“黑匣子”技術
華盛頓大學的Samantha A. Morris博士是上述“飛行數據記錄儀”的主要開發(fā)者。
研究團隊的初衷是,想要設計一款工具,能夠揭示將一種細胞“重編程”為不同類型的其它細胞需要怎樣的具體條件。
據介紹,這項“黑匣子”技術利用了一種病毒的自然特性,該病毒會將微小的、被稱為“CellTags”的DNA條形碼插入到細胞中。當細胞分裂時,獨特的條形碼會被傳遞給所有的后代細胞。
在為期28天的細胞重編程過程中,新的條形碼會在幾個設定好的時間點不斷加入,同時,科學家們也會利用單細胞RNA測序技術對各個時間點的細胞樣本進行分析,看看它們在到達這個時間段時發(fā)生了怎樣的變化。
最終,通過整合各個時間節(jié)點的數據,科學家們可以完整了解整個細胞“重編程”過程發(fā)生了什么。
Morris博士認為,當他們確定了保證“起點細胞”能夠成功被重編程的各種初始條件,就能以更高的效率獲得他們想要的“終點細胞”。如果達到最理想的狀態(tài),也就是的效率,這對再生醫(yī)學領域將是真正令人興奮的突破。
03、效率大大提升
事實上,科學家們已經找到了一個提高細胞重編程效率的關鍵條件——激活細胞中1個名為Mettl7a1的基因。這能使“起點細胞”重編程為“終點細胞”的可能性提高3倍。
在這項研究中,他們將小鼠皮膚細胞進行了“重編程”,使它們變成了“誘導內皮祖細胞”。這種細胞可以分化成肝 臟細胞和組成小腸的細胞。
Morris博士稱,他們希望最終能培育出“迷你腸道”,以幫助研究患有短腸綜合癥的早產兒。
短腸綜合癥會導致腸內組織死亡,為了阻止這種損傷,一些嬰兒需要通過手術切除那部分腸道,這會導致嬰兒失去吸收營養(yǎng)的能力。如果能利用人體細胞培養(yǎng)出“替代腸道”,這將是一個驚人的進步。
04、揭秘腫瘤形成過程
科學家們已經為這項“黑匣子”技術申請了專利。世界各地的很多研究團隊表示了對這項新技術的濃厚興趣。
一些科學家們正在利用該技術研究癌癥,這將幫助他們弄清楚,哪些細胞癌變了,并追蹤到它們的“起點細胞”,看看它們是怎樣從一種健康的細胞最終演變成癌細胞的。這將對癌癥診斷和治療具有非常重要的意義。
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