在最新一期的Nature雜志上，美國科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，有望促進(jìn)再生醫學(xué)的發(fā)展和癌癥研究的進(jìn)步。
癌細胞從何而來(lái)？
這是科學(xué)界一直想弄清楚的問(wèn)題。
本周，由華盛頓大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)的一項新技術(shù)或許能夠幫助找到這一問(wèn)題的答案。
科學(xué)家們將這一技術(shù)命名為“飛行數據記錄儀”（flight data recorder），而一些行業(yè)專(zhuān)家將它比喻為細胞發(fā)育的“黑匣子”。
該研究成果于12月5日發(fā)表在國際著(zhù)名期刊Nature雜志上。
細胞重編程與再生醫學(xué)
據介紹，“飛行數據記錄儀”能夠揭示細胞從一種類(lèi)型變成另一種類(lèi)型經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程。
這有什么用呢？
回答這個(gè)問(wèn)題前，先與大家談?wù)?ldquo;細胞重編程”和“再生醫學(xué)”。
細胞重編程也是一種技術(shù)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是利用一些手段將一種細胞（如皮膚細胞）轉變?yōu)榱硪环N細胞（如肝 臟細胞）。
不過(guò)，目前這種技術(shù)的效率并不高。舉例來(lái)說(shuō)，當研究人員想將皮膚細胞“重編程”為腸道細胞時(shí)，只有約1%的皮膚細胞能夠被成功“重編程”。
科學(xué)家們認為，哪些細胞能夠按照預期變成他們想要的細胞，這似乎是個(gè)隨機的過(guò)程，他們還無(wú)法實(shí)現精準控制。
那么，如何提高細胞重編程的效率和準確率呢？前提就是要弄清楚，一種細胞變成另一種細胞究竟經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程。在這之后，科學(xué)家們就可以想辦法，讓“起點(diǎn)細胞”嚴格按照這樣的過(guò)程，一步步變成他們想要的“終點(diǎn)細胞”。
接著(zhù)，科學(xué)家們可以將這些細胞培養成他們想要的人體組織和器官，用于測試藥物療效或者移植治療。這也就是“再生醫學(xué)”。
“黑匣子”技術(shù)
華盛頓大學(xué)的Samantha A. Morris博士是上述“飛行數據記錄儀”的主要開(kāi)發(fā)者。
研究團隊的初衷是，想要設計一款工具，能夠揭示將一種細胞“重編程”為不同類(lèi)型的其它細胞需要怎樣的具體條件。
據介紹，這項“黑匣子”技術(shù)利用了一種病毒的自然特性，該病毒會(huì )將微小的、被稱(chēng)為“CellTags”的DNA條形碼插入到細胞中。當細胞分裂時(shí)，獨特的條形碼會(huì )被傳遞給所有的后代細胞。
在為期28天的細胞重編程過(guò)程中，新的條形碼會(huì )在幾個(gè)設定好的時(shí)間點(diǎn)不斷加入，同時(shí)，科學(xué)家們也會(huì )利用單細胞RNA測序技術(shù)對各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的細胞樣本進(jìn)行分析，看看它們在到達這個(gè)時(shí)間段時(shí)發(fā)生了怎樣的變化。
最終，通過(guò)整合各個(gè)時(shí)間節點(diǎn)的數據，科學(xué)家們可以完整了解整個(gè)細胞“重編程”過(guò)程發(fā)生了什么。
Morris博士認為，當他們確定了保證“起點(diǎn)細胞”能夠成功被重編程的各種初始條件，就能以更高的效率獲得他們想要的“終點(diǎn)細胞”。如果達到最理想的狀態(tài)，也就是的效率，這對再生醫學(xué)領(lǐng)域將是真正令人興奮的突破。
效率大大提升
事實(shí)上，科學(xué)家們已經(jīng)找到了一個(gè)提高細胞重編程效率的關(guān)鍵條件——激活細胞中1個(gè)名為Mettl7a1的基因。這能使“起點(diǎn)細胞”重編程為“終點(diǎn)細胞”的可能性提高3倍。
在這項研究中，他們將小鼠皮膚細胞進(jìn)行了“重編程”，使它們變成了“誘導內皮祖細胞”。這種細胞可以分化成肝 臟細胞和組成小腸的細胞。
Morris博士稱(chēng)，他們希望最終能培育出“迷你腸道”，以幫助研究患有短腸綜合癥的早產(chǎn)兒。
短腸綜合癥會(huì )導致腸內組織死亡，為了阻止這種損傷，一些嬰兒需要通過(guò)手術(shù)切除那部分腸道，這會(huì )導致嬰兒失去吸收營(yíng)養的能力。如果能利用人體細胞培養出“替代腸道”，這將是一個(gè)驚人的進(jìn)步。
揭秘腫瘤形成過(guò)程
科學(xué)家們已經(jīng)為這項“黑匣子”技術(shù)申請了專(zhuān)利。世界各地的很多研究團隊表示了對這項新技術(shù)的濃厚興趣。
一些科學(xué)家們正在利用該技術(shù)研究癌癥，這將幫助他們弄清楚，哪些細胞癌變了，并追蹤到它們的“起點(diǎn)細胞”，看看它們是怎樣從一種健康的細胞最終演變成癌細胞的。這將對癌癥診斷和治療具有非常重要的意義。
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