未来,用万能细胞克隆器官

 生命科学     |      2020-05-02 07:14

图片 1

人体是一个庞大而复杂的循环系统,其中的运作周而复始,循环往复。除了整个人体的大循环,还有组成人体的各个部件各自的“小循环”,简单来说,就是人体各个器官更换状态的周期。

制约器官移植大规模开展的主要因素之一,是捐献器官的来源。昨日,记者从浙大医学院附属妇产科医院了解到,胚胎干细胞研究已出新成果。和胚胎、试管婴儿打交道的著名生殖专家黄荷凤欣喜地展望:不远的将来,应用这一“万能细胞”可以根治糖尿病、地中海贫血等目前无法治愈的疾病。饶有兴趣的记者于是接连发问,意欲对此前景探个究竟。记者问:请专家介绍一下什么是“胚胎干细胞”?黄荷凤答:胚胎干细胞(也称ES细胞)是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞,从人类胚胎得来。科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型,来替代那些受损的体内组织,比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。问:应用前景怎么样?答:1998年,国外科学家成功分离到人ES细胞,现在,科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞,使人ES细胞生成神经细胞和间充质细胞,以及使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。以后,如果ES细胞定向分化成心脏、肝脏等器官用于移植,前景更是不可估量。今年4月份,浙江大学医学院教授欧阳宏伟带领的课题组成功用胚胎干细胞培养了肌腱。后腿膝盖部髌肌腱断裂的小白鼠在植入这种“人工肌腱”后,恢复了活动能力。问:听上去很神奇的万能细胞,国内研究开展得如何?答:分离、培养胚胎干细胞对技术要求非常高。浙大医学院附属妇产科医院生殖中心是目前经卫生部验收批准能开展“人类辅助生育技术”全部项目的单位之一。比如用于试管婴儿的单精子卵胞浆内注射技术和用于优生优育的着床前遗传学诊断技术。我们的胚胎干细胞的定向分化研究工作,获得了国家自然科学基金,有望成功获得克隆组织或器官,造福于人类。从2007年参与国家863计划到现在,我们已经建立了9个胚胎干细胞系,湖南湘雅医院、广东中山医院、上海瑞金医院也在同时建系,这就好比骨髓库中的样本,以后,每个人都可以在库里找到与自己组织相容的胚胎干细胞,然后可以诱导分化成相应的组织、器官,“移植”给病人。(2009-09-30)

科学家曾经认为神经元或心脏细胞是体内最古老的细胞。现在,Salk研究所的研究人员已经发现,小鼠的大脑,肝脏和胰腺中含有极长寿命的细胞和蛋白质

图片 2

  • 有些像神经元一样古老。

一般情况下 ,人体会在半年内更新掉身体的98%组织的细胞,如果我们在当下做好排毒和给予身体细胞需要的优质的材料,在半年后我们就会收获一个相对健康崭新的自己,这是因为我们身上的细胞在不断进行自我更新。

结果显示年龄镶嵌现象于2019年6月6日发表在细胞代谢中。该团队的方法可应用于身体的几乎任何组织,以提供关于非分裂细胞的终身功能以及细胞如何失去控制的有价值信息。老化过程中蛋白质和重要细胞结构的质量和完整性。

---排毒或更新营养要半年

我们很惊讶地发现细胞结构基本上与它们所在的生物体一样古老,Salk副总裁,首席科学官Martin Hetzer,资深作者和教授说。这表明细胞复杂程度比我们之前想象的要大得多,并且对于我们如何思考器官衰老(如大脑,心脏和胰腺)的影响具有吸引力。

1肝的更新周期:5个月

大脑中的大多数神经元在成年期间不会分裂,因此经历了长寿命和与年龄相关的衰退。然而,很大程度上由于技术限制,很难确定大脑外细胞的寿命。

只要血液供应充足,肝自我恢复和再生的能力是惊人的。这意味着它的把毒素排出体外的重要工作可以继续下去。如果你奇怪为什么就连酒鬼的肝功能有时候也会提高,这是因为肝细胞只有150天左右的寿命。英国莱斯特皇家医院的肝脏外科医生大卫·劳埃德解释说:“我可以在一次手术中切除患者肝脏的70%,只要2个月的时间,大约90%的肝就会长出来。”

生物学家已经问过 - 生物体中的细胞有多大?有一种普遍观点认为神经元是老的,而身体中的其他细胞相对年轻并且在整个生物体的一生中都会再生,Rafael Arrojo e Drigo说,他是第一作者, Salk员工科学家。我们开始研究某些器官是否有可能像大脑中的神经元一样长寿。

图片 3

由于研究人员知道大多数神经元在寿命期间没有被替换,他们将它们用作年龄基线来比较其他非分裂细胞。该团队将电子同位素标记与混合成像方法(MIMS-EM)结合起来,可视化和量化年轻和老年啮齿动物模型中大脑,胰腺和肝脏中细胞和蛋白质的年龄和周转。

但是,酗酒者的软组织细胞(肝脏的主要细胞)可能会逐渐受损,形成疤痕组织——也就是“硬化”。因此,虽然健康的肝可以不断自我更新,而硬化损伤是永恒的,有时甚至是致命的。

为了验证他们的方法,科学家们首先确定了神经元的年龄,并发现 - 如怀疑的那样 - 它们与生物体一样古老。然而,令人惊讶的是,排列血管的细胞,称为内皮细胞,也与神经元一样古老。这意味着一些非神经元细胞在整个生命周期内不会复制或替换自身。

2味蕾的更新周期:10天

胰腺是一种负责维持血糖水平和分泌消化酶的器官,也显示出不同年龄的细胞。一小部分胰腺,被称为朗格汉斯岛,被研究人员看作是相互关联的年轻和老年细胞的难题。一些释放胰岛素的细胞在整个生命周期中复制并且相对年轻,而一些细胞不分裂且长寿,类似于神经元。另一种称为细胞的细胞根本没有分裂。胰腺是年龄镶嵌现象的一个引人注目的例子,即以其寿命为特征的相同细胞群。

英国牙医协会的科学顾问达明·维穆斯莱教授解释说,舌头上有大约9,000个味蕾,帮助我们感受甜、咸、苦或者酸味。味蕾本身是舌头表面细胞的集合,每个味蕾有大约50个味觉细胞。味蕾一般只需要10天到2周便会自我更新一次。但是,任何引起发炎的因素如感染或者吸烟都会损害味蕾,影响它们的更新,减弱它们的敏感性。

之前的研究表明肝脏在成年期具有再生能力,因此研究人员选择该器官期望观察相对年轻的肝细胞。令他们惊讶的是,健康成年小鼠中的绝大多数肝细胞被发现与动物一样古老,而排列血管的细胞和另一种肝细胞类型的星状样细胞的寿命要短得多。因此,出乎意料的是,肝脏也表现出年龄镶嵌现象,这表明该器官的再生研究的潜在新途径。

3大脑的更新周期:和你的寿命相同

在分子尺度上,观察到的长寿细胞的选择包含显示年龄镶嵌性的蛋白质复合物。例如,胰腺和神经元中细胞的初级纤毛(细胞外部的毛发状附属物)含有寿命非常不同的蛋白质区域。与之形成鲜明对比的是,肝脏中的细胞根本不含长寿蛋白质。

图片 4

由于新的可视化技术,我们能够比以往更准确地确定细胞及其超分子复合物的年龄。这为研究正常和疾病状态下的所有细胞,组织和器官打开了新的大门,Mark Ellisman,杰出加州大学圣地亚哥分校医学院神经科学教授和Hetzer研究的联合负责人。他的实验室,国家显微镜和成像研究中心,开发并提供了相关的多尺度和多模式显微镜的新组织成像方法。这些方法提供了关键的新技术和支持技术,使这项研究得以实施。

英国巴特与伦敦医院的神经外科专家约翰·瓦德莱指出,能持续终身的大多数细胞是在大脑中发现的。瓦德莱说:“我们的脑细胞约有1,000亿个,出生时数量已固定,我们大脑的大部分不会随老化而自我更新。”