再生医学简单途径- 尿液生出牙齿 简单方法- RNA培养iPS

来源  :   I派生活     2020-06-18 22:59:58

2020-06-18

再生医学简单途径: 尿液生出牙齿 简单方法: RNA培养iPS

如果牙齿报销了,你会愿意用从你自己的尿液中培养出的牙齿吗?方法简单,但听起来很髒喔?不过科学家觉得的「髒」跟你想的不一样。如果实在很难接受,还有另外一种简单的方法可以培养出再生器官需要的iPS细胞,这个方法与众不同之处在于,仅仅複製RNA即可。

再生医学简单途径: 尿液生出牙齿 简单方法: RNA培养iPS
(Photo Credit: 台湾牙科联合系统)

尿液中培养iPS再分化成各种牙齿组织

从尿液中培养出「诱导式多能性干细胞」(iPS)并不是新闻,以前的研究就已经有过成功的例子,不过接下来的后续研究,直到最近才有一项有趣的进展。中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员裴端卿的研究团队,利用尿液中培养出的iPS细胞,诱导其产生了类似牙齿的组织,虽然在硬度上还比不上真正的牙齿,但是对于往后的相关研究与牙医的植牙都有所启发。这项研究成果发表在「细胞再生杂誌」(Cell Regeneration Journal)。

裴端卿的团队发展出一套「嵌合式组织培养系统」,将人类尿液中培养出的iPS置入类似牙齿的微小结构里。这套系统让iPS细胞发展出上皮细胞,负责生出牙釉质,另外又混合小鼠胚胎里的间叶细胞,负责生出牙本质、牙髓与牙骨质(位于牙根与旁边软组织之间)。他们把混合细胞的结构植入小鼠体内,三週后类似牙齿的组织开始生长。

再生医学简单途径: 尿液生出牙齿 简单方法: RNA培养iPS
三週后长出来类似牙齿的组织(Photo Credit: 裴端卿)

这个组织展现了类似人类牙齿的弹性以及发展出了形成牙釉质、牙本质与牙髓的细胞。不过这套方法目前仍有限制,它的硬度只有人类牙齿三分之一,同时因为加入了老鼠细胞,成功机率约在30%。要解决这个问题的办法似乎很容易了解:把小鼠间叶细胞换成人类的,调整一下细胞培养过程就可以了。理论上,用这种生物工程方式培养出的牙胚,可以植入患者的颔骨中,最后长成功能完整的牙齿。

用病患自己的iPS细胞培养出的组织器官,没有排斥的问题,可以解决不少手术后的麻烦。不过这项研究引来一些其他的批评。伦敦大学学院教授Chris Mason认为人类尿液里可以拿来运用的细胞很少,用这个方法效率太低,而且还有其他细胞的干扰。不过裴端卿认为,这是最便利的方法。的确从尿液取得细胞最是简单的方法,像我们之前报导过的「只要抽脂一下下,就有用不完的缪斯干细胞」,虽然已经比iPS细胞创始者京都大学山中伸弥教授的方法要简单,但比起排个尿就ok,抽脂相对来说还是一个手术。

再生医学简单途径: 尿液生出牙齿 简单方法: RNA培养iPS
单一RNA生成iPS细胞的想像图。(Photo Credit: Peter Allen, UC Santa Barbara)更简单安全培养iPS

不管是觉得「髒」或没效率都好,或许还可以试试另一种方法。美国加州大学圣地牙哥分校医学院的研究者研发出一种可以更简单更容易重覆施作、以RNA为基础的流程,以培养出iPS细胞,比起过往以DNA为基础的方式,避开了一些潜在整合问题,相形之下,在未来的临床应用会更简便也更安全。这项获得美国国家健康中心(National Institute of Health, NIH)赞助的研究,成果刊登在最新的「细胞 干细胞」(Cell Stem Cell)杂誌。

科学家把委内瑞拉马脑病毒(VEE)的结构类蛋白去掉,仅留下非结构类,加入OCT4、KLF4、SOX2,以及c-MYC与GLIS1二选一总计四种改编过的基因。然后他们把单一的複製型RNA转染到一个人体纤维细胞,转染的用意是它可以直接进入目标的细胞,并且可以直接被複製,不需要透过染色体。

再生医学简单途径: 尿液生出牙齿 简单方法: RNA培养iPS
最左边的人体纤维细胞加入了带有多条基因的自我複製RNA后,生成iPS细胞。(Photo Credit: Steven Dowdy)

研究团队还将複製型RNA转染到年轻的或年老的人类细胞内,目的是製造出多种变化,以研究人类各种阶段的疾病,方便研究疾病的科学家进行处理。值得一提的是,他们处理四种基因的方法也比较简单。

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