今天凌晨，在一项发表于《自然》杂志的最新研究中，一支来自中国的研究团队取得了重要突破。他们将人的多能性干细胞转化为8细胞阶段的全能性胚胎样细胞（称作“8C样细胞”），后者能发生合子基因组激活、保留了发育成所有组织与器官的潜力。这项突破为器官再生与合成生物学的新进展奠定了重要基础。
在此之前，已经有研究能够将多能性干细胞转化为囊胚的内细胞团状细胞。而最新研究更进一步，希望将多能性干细胞转化成人类发育更早阶段的全能性细胞。
人类受精卵形成之后，基因组最初会保持沉默状态。当受精卵分裂到8细胞阶段时，合子基因组才会迅速激活。因此，研究这一阶段对于理解生命发育至关重要。
为了将人的多能性干细胞转化为8C样细胞，研究团队开发出一种化学“鸡尾酒”：从一系列靶向信号或表观遗传通路的抑制剂中，筛选出能完成转化的试剂组合。在这一过程中，研究团队还借助了单细胞基因组测序：将细胞注射进小鼠体内，经过进一步发育后，通过测序识别并分离出8C样细胞。
由此，研究团队通过一种无需转基因、快速、可控的方式，成功利用人的多能性干细胞生成8C样细胞，后者在转录和表观遗传上均与真正的8细胞期胚胎相似。在这个转化过程中，DPPA3和TPRX1基因起到关键作用：前者导致了DNA脱甲基化，而后者是8C样细胞基因网络的关键调控因素。
作为发育早期的全能干细胞，这些细胞应该有潜力分化出所有的胚胎细胞类型，进而产生发育必需的组织和器官。随后的实验证明了这些细胞的全能性。在体外与体内实验中，8C样细胞均能产生胚胎和胚胎外的细胞系：其中，体外实验产生了滋养层干细胞和类囊胚，生物活体实验生成了畸胎瘤。
这项研究首次证明了转化后的细胞能在活体内产生胎盘组织。毫无疑问，这项研究将帮助拓展对人类早期胚胎发育的理解，也为一系列后续应用铺平了道路。未来，这些细胞不仅有望用于再生医学，实现人类器官的再生、减少对器官捐献的依赖，还能用于生成人造囊胚与类囊胚。这种研究手段还能帮助科学家研究人类胚胎发育、治疗早期发育相关的疾病。
“全能性8C样细胞经过3次分裂，就能产生胚胎状态的受精卵。相比于多能性干细胞，这些细胞不仅能分化成胎盘组织，还有潜力发育成更成熟的器官，为全球正在等待器官移植的患者带来福音。”来自中科院广州生物医药与健康研究院的科学家们表示。
参考资料：
[1] Mazid， M.A。， Ward， C。， Luo， Z。 et al。 Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage。 Nature （2022）。 https：//doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0
[2] BGI groundbreaking research results in cells that may facilitate advances in organ regeneration。 Retrieved Mar。 21， 2022 from https：//www.eurekalert.org/news-releases/947096
本文来自药明康德内容微信团队