在最新一期的Nature雜志上，美國科學(xué)家開發(fā)了一種新技術(shù)，有望促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展和癌癥研究的進(jìn)步。
癌細(xì)胞從何而來？
這是科學(xué)界一直想弄清楚的問題。
本周，由華盛頓大學(xué)的研究人員開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)或許能夠幫助找到這一問題的答案。
科學(xué)家們將這一技術(shù)命名為“飛行數(shù)據(jù)記錄儀”（flight data recorder），而一些行業(yè)專家將它比喻為細(xì)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。
細(xì)胞重編程與再生醫(yī)學(xué)
據(jù)介紹，“飛行數(shù)據(jù)記錄儀”能夠揭示細(xì)胞從一種類型變成另一種類型經(jīng)歷了怎樣的過程。
這有什么用呢？
回答這個(gè)問題前，先與大家談?wù)?ldquo;細(xì)胞重編程”和“再生醫(yī)學(xué)”。
細(xì)胞重編程也是一種技術(shù)，簡單的說，就是利用一些手段將一種細(xì)胞（如皮膚細(xì)胞）轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N細(xì)胞（如肝 臟細(xì)胞）。
不過，目前這種技術(shù)的效率并不高。舉例來說，當(dāng)研究人員想將皮膚細(xì)胞“重編程”為腸道細(xì)胞時(shí)，只有約1%的皮膚細(xì)胞能夠被成功“重編程”。
科學(xué)家們認(rèn)為，哪些細(xì)胞能夠按照預(yù)期變成他們想要的細(xì)胞，這似乎是個(gè)隨機(jī)的過程，他們還無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。
那么，如何提高細(xì)胞重編程的效率和準(zhǔn)確率呢？前提就是要弄清楚，一種細(xì)胞變成另一種細(xì)胞究竟經(jīng)歷了怎樣的過程。在這之后，科學(xué)家們就可以想辦法，讓“起點(diǎn)細(xì)胞”嚴(yán)格按照這樣的過程，一步步變成他們想要的“終點(diǎn)細(xì)胞”。
接著，科學(xué)家們可以將這些細(xì)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(xué)”。
“黑匣子”技術(shù)
華盛頓大學(xué)的Samantha A. Morris博士是上述“飛行數(shù)據(jù)記錄儀”的主要開發(fā)者。
研究團(tuán)隊(duì)的初衷是，想要設(shè)計(jì)一款工具，能夠揭示將一種細(xì)胞“重編程”為不同類型的其它細(xì)胞需要怎樣的具體條件。
據(jù)介紹，這項(xiàng)“黑匣子”技術(shù)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(xì)胞中。當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，獨(dú)特的條形碼會被傳遞給所有的后代細(xì)胞。
在為期28天的細(xì)胞重編程過程中，新的條形碼會在幾個(gè)設(shè)定好的時(shí)間點(diǎn)不斷加入，同時(shí)，科學(xué)家們也會利用單細(xì)胞RNA測序技術(shù)對各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞樣本進(jìn)行分析，看看它們在到達(dá)這個(gè)時(shí)間段時(shí)發(fā)生了怎樣的變化。
最終，通過整合各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們可以完整了解整個(gè)細(xì)胞“重編程”過程發(fā)生了什么。
Morris博士認(rèn)為，當(dāng)他們確定了保證“起點(diǎn)細(xì)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(diǎn)細(xì)胞”。如果達(dá)到最理想的狀態(tài)，也就是的效率，這對再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)⑹钦嬲钊伺d奮的突破。
效率大大提升
事實(shí)上，科學(xué)家們已經(jīng)找到了一個(gè)提高細(xì)胞重編程效率的關(guān)鍵條件——激活細(xì)胞中1個(gè)名為Mettl7a1的基因。這能使“起點(diǎn)細(xì)胞”重編程為“終點(diǎn)細(xì)胞”的可能性提高3倍。
在這項(xiàng)研究中，他們將小鼠皮膚細(xì)胞進(jìn)行了“重編程”，使它們變成了“誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞”。這種細(xì)胞可以分化成肝 臟細(xì)胞和組成小腸的細(xì)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(chǎn)兒。
短腸綜合癥會導(dǎo)致腸內(nèi)組織死亡，為了阻止這種損傷，一些嬰兒需要通過手術(shù)切除那部分腸道，這會導(dǎo)致嬰兒失去吸收營養(yǎng)的能力。如果能利用人體細(xì)胞培養(yǎng)出“替代腸道”，這將是一個(gè)驚人的進(jìn)步。
揭秘腫瘤形成過程
科學(xué)家們已經(jīng)為這項(xiàng)“黑匣子”技術(shù)申請了專利。世界各地的很多研究團(tuán)隊(duì)表示了對這項(xiàng)新技術(shù)的濃厚興趣。
一些科學(xué)家們正在利用該技術(shù)研究癌癥，這將幫助他們弄清楚，哪些細(xì)胞癌變了，并追蹤到它們的“起點(diǎn)細(xì)胞”，看看它們是怎樣從一種健康的細(xì)胞最終演變成癌細(xì)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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