干細(xì)胞研究新進(jìn)展

可以通過循序漸進(jìn)地模仿關(guān)鍵的發(fā)育事件，被有效地誘導(dǎo)成不同類型的細(xì)胞，從而有巨大的潛力用于研究發(fā)育生物學(xué)、疾病模型和細(xì)胞替代療法。盡管在過去的十年中，研究人員已經(jīng)付出了很大的努力，但是還沒有在體外獲得*成熟的細(xì)胞類型，這大大阻礙了這些hPSC衍生細(xì)胞的進(jìn)一步應(yīng)用。為了在體外能夠從hPSCs獲得成熟的細(xì)胞類型，有兩個主要的問題仍然需要解決。

先，因?yàn)槟壳坝糜?/span>hPSC分化的好程序，通常是以一種循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行的，所以，每一個階段（尤其是早期階段）誘導(dǎo)過程中的偏差，都將會積累并可能被逐步顯著放大。以前對于hPSCs定向分化為胰腺β細(xì)胞的研究表明，胰島素（INS）生產(chǎn)細(xì)胞在后期的產(chǎn)量，對于初兩個階段的TGF-β信號的強(qiáng)度和時間都很敏感。此外，每一步產(chǎn)生的細(xì)胞實(shí)際上是異質(zhì)的。意外的細(xì)胞-細(xì)胞間相互作用和多余細(xì)胞所分泌的因子，將會掩蓋所需的信號，并誤導(dǎo)分化過程。因此，為了優(yōu)化誘導(dǎo)條件，并由此為整個逐步分化過程的控制做好準(zhǔn)備，制定某種策略讓我們可以監(jiān)測整個分化過程的動力學(xué)和純化理想的細(xì)胞群，將具有很大的幫助。

第二，當(dāng)前hPSC分化程序的建立，在很大程度上依賴于發(fā)育學(xué)知識，主要從非人類實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄌ貏e是小鼠）推論得出。在胰腺的情況中，兩個物種對于胰腺發(fā)育過程中關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子（如GATA6）的需求有所不同，表明發(fā)育機(jī)制可能存在較大差異。此外，即使在小鼠模型中，胰腺β細(xì)胞的發(fā)育過程還存在一些知識差距，導(dǎo)致缺乏定向分化的足夠發(fā)育線索。因此，很有必要開發(fā)適當(dāng)?shù)墓ぞ?，讓體外衍生的細(xì)胞群在每個階段進(jìn)行分離，以進(jìn)行仔細(xì)評估，從而揭示發(fā)育的不太為人了解的方面。

總的來說，為了解決上述問題，如果有一種系統(tǒng)策略可監(jiān)測、純化和分析每一階段的hPSC衍生中間細(xì)胞，將是非?？扇〉?。此前有研究表明，遺傳標(biāo)記，尤其是譜系特異性轉(zhuǎn)錄因子，可以用于hPSCs發(fā)育和分化的研究。然而，一定程度上因?yàn)閭鹘y(tǒng)基因打靶技術(shù)的效率較低，這類研究主要集中在分化過程，不能為整個連續(xù)過程的研究提供一種系統(tǒng)的解決方案。近年來，基因打靶策略所取得的突破，使我們能夠地進(jìn)行某些細(xì)胞譜系的系統(tǒng)基因標(biāo)記。

在這項(xiàng)研究中，研究人員借助于轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（TALEN），系統(tǒng)地標(biāo)記了胰腺發(fā)育過程中的次序基因，覆蓋了來自hESCs的胰腺β細(xì)胞的主要發(fā)育階段。因而產(chǎn)生了一大組報告細(xì)胞系（reporter cell lines）；其中幾個細(xì)胞是在NGN3-eGFP細(xì)胞系基礎(chǔ)上建立的雙報告細(xì)胞系。利用這種*的平臺，研究人員成功地實(shí)時可視化整個分化過程的動力學(xué)，使我們能夠識別并因此分離每個分化階段的中間細(xì)胞群，用于進(jìn)一步分析。

研究人員使用雙報告hESC細(xì)胞系，捕獲了細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的過程，揭開了多個細(xì)胞亞群的基因表達(dá)譜。研究通過RNA測序，進(jìn)一步分析了hPSC衍生的NGN3-eGFP+細(xì)胞，并將sushi domain-containing 2（SUSD2）確定為一種新型的表面蛋白，在hESC衍生的胰細(xì)胞和發(fā)育的人胰腺中，胰腺內(nèi)分泌祖細(xì)胞和早期內(nèi)分泌細(xì)胞都富含這種蛋白。這個平臺和這些新的研究結(jié)果，將為體外從hESCs獲得成熟的β細(xì)胞，鋪平道路。