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间：2014-11-03浏览量：61评论数：0挑错数：0
干细胞创造的“类器官”能展现胚胎的发育过程以及成年人为何患有某些疾病，类器官甚至有可能被应用于治疗。
干细胞创造的“类器官”能展现胚胎的发育过程以及成年人为何患有某些疾病，类器官甚至有可能被应用于治疗。 仅在一年前，奥地利一支研究团队大张旗鼓的宣布，他们在干细胞学领域完成了举世瞩目的壮举。他们提取了诱导性多能干细胞（行为与胚胎干细胞相似，不同的是诱导性多能干细胞来自皮肤细胞，因此不需要毁掉人类胚胎），引导这些细胞分化，长成被称为类器官的物体。类器官与器官相似，但不是真正意义上的器官，它所含的细胞群和解剖特点具有重要的科学用途。领导此次研究的是来自维也纳分子生物技术研究院的玛德琳·兰开斯特，她模拟的是人体大型器官——脑。 兰开斯特博士创造的类器官并非首创。早在几年前，人体不起眼的器官肠就已获得这份殊荣，只是在当时未引起世界太多注意。2011年，由詹姆斯·威尔斯负责的俄亥俄州辛辛那提儿童医院医疗中心创造出肠的类器官。目前，在威尔斯博士的实验室工作的另一支研究团队已经创造出第三种类器官。凯尔·麦克拉肯与他的同事在《自然》杂志上发表的报告中称，他们已经创造出胃的类器官。 胃与肠相似，但不同于脑，它来自胚胎的内胚层（脑来自外胚层）。使用胃做类器官的一个原因是科学家能更好的了解内胚层的发育过程，因为在研究团队开始研究之前，科学家对胃起源的相关细节并不十分了解。另一个现实原因是科学家在研究幽门螺旋杆菌导致的各类胃疾病时缺少合适的动物模型（消化系统溃疡和胃癌）。一生中患过胃溃疡的人群比例为15-20%，患有胃癌的人群比例为2%，因此胃疾病是生物医学研究领域的严重疏忽。麦克拉肯博士和他的助手所称的“人类胃类器官”有助于填补这块空白。 归纳证明 受精卵发育成完整的动物，人类或其他生物的过程是由一种被称作生长因子的蛋白质控制下完成，生长因子能够刺激或抑制特定基因的功能。如果科学家对生长因子和其他几种化学物质加以改变，包括在许多发育过程中扮演重要角色的视黄酸，那么科学家就能引导干细胞通过正确路径达到指定的组织类型，麦克拉肯团队正是这样做的。 尽管胃的起源仍是个迷，但研究团队怀疑能协助其他器官形成的几种物质与胃的起源有关。他们特别研究了表皮生长因子(EGF)，纤维原细胞生长因子(FGF)，骨形态发生蛋白(BMP, 也是一种生长因子），WNT（一种细胞信号途径，其中“W”代表“无翼基因”，“NT”代表“NT基因”，两个名称原本指同一个基因，之所以合并在一起是因为科学家在果蝇和老鼠体内分别发现了这一基因）。 正如厨师发明菜谱一样，研究人员需要在干细胞中添材加料，才能引导它们成为菜单上所需要的佳肴。首先，他们发现可以将内胚层转变为“一般性前肠”（它能转变为胃或食道），实现途径是提高纤维原细胞生长因子(FGF)和WNT特定变种的活性，同时抑制骨形态发生蛋白(BMP）的活性。然后，研究人员在前肠中添加少量视黄酸就能将其转变为胃组织。最后，他们发现添加表皮生长因子(EGF)能长出胃黏膜上皮，它能分泌胃的消化酶。 大约五周之后，研究人员在显微镜下观察发现，类器官与真实的胚胎胃组织相似。为了再次确认，研究人员检查了类器官的基因转录谱。这是一种从细胞基因中复制来的信使分子混合物，它能告诉细胞合成哪些蛋白质。研究人员发现，类器官与自然胚胎胃组织的基因转录谱相一致。麦克拉肯博士似乎找到了创造胚胎胃的信号系统。就此他补全了最后一块拼图，完整的展现出胚胎发育的全景。 许多人相信诱导性多能干细胞拥有广阔前景：修复受损的组织，甚至有可能成为人类创造真实器官的跳板，以替换患病或受损的整个身体部位。但是从短期来看，医学界只是将类器官宣传为一种用于改进医学检验的手段，尤其针对过去难以或无法进行的医学检验。麦克拉肯博士的类器官展示了这样一种可能：创造出能模拟幽门螺旋杆菌与人类胃组织相互作用的实验室模型，从而无须继续寻求基于动物的实验室模型。 为了检验这一想法，麦克拉肯博士和他的同事雅娜·扎格罗斯在一些类器官中植入了幽门螺旋杆菌并进行观察。研究人员发现，这种细菌的行为与它在天然胃组织中的行为是一致的。这些细菌依附在上皮表面，促使上皮细胞对此作出反应，例如细胞繁殖速度提高了一倍。但细胞的这一反应是在特殊的细菌毒素刺激下产生的，因此为了进一步验证，麦克拉肯博士和扎格罗斯博士使用另一种菌株重复了这个试验，并切除了上一次细菌毒素的基因。在这次试验中，上皮没有对细菌作出反应。 由此看来，未来科学家利用胃类器官研究细菌与胃组织的相互作用似乎能变得更容易。而且后续实验证明，类器官不仅能应用于医学研究，也有可能用于修复人类身体部位。该团队利用胃类器官已成功堵住了消化系统溃疡老鼠的胃穿孔，但人体试验还是很遥远。 结果就是，麦克拉肯博士和扎格罗斯博士扩展了人类创造类器官的范围。如果幸运的话，类器官的范围还会进一步扩展，因为肺，肝，胰，肾均来自胚胎的内胚层。与此同时，他们也证明了诱导性多能干细胞及其创造的类器官拥有广阔的前景。 |
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