新型干细胞培养系统可能导致未来治疗多种疾病

由德克萨斯大学西南医学中心分子生物学家领导的一项新研究提出了一种新的培养系统来培养胚胎和胚胎外干细胞，可能为先天畸形和早期发育障碍的起源提供重要的见解。

由来自美国、中国和日本的国际研究小组发表的报告概述了建立培养系统的程序，该系统首次允许从胚胎和胚胎外组织同时衍生和共培养干细胞。

“这些发现代表了通过开发统一的干细胞培养系统在干细胞和发育生物学方面取得的重大进展。这种新颖系统的使用不仅加深了我们对胚胎发生过程中胚胎细胞和胚胎外细胞之间相互作用的理解，而且为创建更精确的胚胎发育模型并改进干细胞分化方案，”主要作者、德克萨斯大学西南医学研究分子生物学副教授、弗吉尼亚默奇森林西肯学者JunWu博士说。

除了概述胚胎和胚胎外干细胞新的统一生长条件外，该研究还揭示了不同胚胎和胚胎外细胞类型之间的关键相互作用，例如胚胎外内胚层细胞对多能细胞的生长抑制，并强调了细胞对胚胎干细胞的重要性。-胚胎发生过程中的细胞通讯。该研究还确定了不同物种中参与调节胚胎外内胚层干细胞的常见和独特因素。

吴博士指出：“干细胞生物学的这项基础研究有可能为先天畸形和早期发育障碍的起源提供重要的见解。从这项研究中得出的见解为此类疾病的潜在预防和治疗策略奠定了基础。”，哈蒙再生科学与医学中心以及德克萨斯大学西南分校塞西尔·H.和艾达·格林生殖生物学科学中心的成员。

“总的来说，在体外模拟自然胚胎环境的能力可以显着推进人类早期发育和疾病的研究，有可能带来新的治疗和预防策略，”第一作者、中国生物科学学院教授YuleiWei说。北京农业大学，于2022年在UT西南大学吴实验室完成了博士后培训。

这些新发现建立在吴实验室早期工作的基础上，该工作有助于产生用于基础和转化研究的新型干细胞。研究人员从不同物种中鉴定出了几种具有独特分子和表型特征的新型多能干细胞(PSC)，并生成了PSC衍生的种间嵌合体和用于生成器官和组织的囊胚互补系统。最近，吴博士的团队开发了生成干细胞胚胎模型的策略，用于体外研究植入周围发育。

在《细胞干细胞》杂志上发表的2021年研究中，吴实验室设计了一种培养方法，可以从小鼠和马的囊胚中产生中间体(也称为形成状态)多能干细胞。目前的研究发现，相同的培养条件可用于从小鼠和灵长类动物的囊胚中衍生出胚胎干细胞和胚胎外干细胞，例如滋养层干细胞和胚胎外内胚层干细胞。

这项新研究进一步推进了吴实验室利用基于干细胞的胚胎模型对早期哺乳动物发育中胚胎和胚胎外组织之间相互作用的研究。先前的工作已成功开发了早期哺乳动物胚胎的干细胞模型，包括小鼠、牛和人类囊胚样结构(称为胚泡)，以及类似于人类原肠胚形成期周围阶段的结构(称为人类原肠胚周围)。

这些发现有可能影响各种疾病和病症的研究和治疗方法，特别是与以下疾病和病症相关的疾病和病症：

发育障碍：了解胚胎和胚胎外组织之间的协调可以揭示早期胚胎发生过程中发生的先天畸形和发育障碍。

胎盘异常：深入了解有助于胎盘形成的滋养层干细胞可能会提高对胎盘功能障碍的理解，例如先兆子痫或植入性胎盘。

再生医学：共培养胚胎干细胞和胚胎外干细胞的能力可能会增强组织工程和类器官的发育。这可能有利于需要组织再生的疾病。

癌症研究：由于一些癌症涉及干细胞调节常见的信号通路，例如FGF、TGF-β和WNT，因此这项研究可能有助于了解肿瘤的生长和转移。

生殖健康：该研究可能通过提高对早期胚胎发育和植入过程的理解而促进生育治疗的进步。