在最新一期的Nature雜志上，美國科學家開發(fā)了一種新技術，有望促進再生醫(yī)學的發(fā)展和癌癥研究的進步。
癌細胞從何而來？
這是科學界一直想弄清楚的問題。
本周，由華盛頓大學的研究人員開發(fā)的一項新技術或許能夠幫助找到這一問題的答案。
科學家們將這一技術命名為“飛行數(shù)據(jù)記錄儀”（flight data recorder），而一些行業(yè)專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)表在國際著名期刊Nature雜志上。
細胞重編程與再生醫(yī)學
據(jù)介紹，“飛行數(shù)據(jù)記錄儀”能夠揭示細胞從一種類型變成另一種類型經(jīng)歷了怎樣的過程。
這有什么用呢？
回答這個問題前，先與大家談談“細胞重編程”和“再生醫(yī)學”。
細胞重編程也是一種技術，簡單的說，就是利用一些手段將一種細胞（如皮膚細胞）轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N細胞（如肝 臟細胞）。
不過，目前這種技術的效率并不高。舉例來說，當研究人員想將皮膚細胞“重編程”為腸道細胞時，只有約1%的皮膚細胞能夠被成功“重編程”。
科學家們認為，哪些細胞能夠按照預期變成他們想要的細胞，這似乎是個隨機的過程，他們還無法實現(xiàn)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)歷了怎樣的過程。在這之后，科學家們就可以想辦法，讓“起點細胞”嚴格按照這樣的過程，一步步變成他們想要的“終點細胞”。
接著，科學家們可以將這些細胞培養(yǎng)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(yī)學”。
“黑匣子”技術
華盛頓大學的Samantha A. Morris博士是上述“飛行數(shù)據(jù)記錄儀”的主要開發(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”為不同類型的其它細胞需要怎樣的具體條件。
據(jù)介紹，這項“黑匣子”技術利用了一種病毒的自然特性，該病毒會將微小的、被稱為“CellTags”的DNA條形碼插入到細胞中。當細胞分裂時，獨特的條形碼會被傳遞給所有的后代細胞。
在為期28天的細胞重編程過程中，新的條形碼會在幾個設定好的時間點不斷加入，同時，科學家們也會利用單細胞RNA測序技術對各個時間點的細胞樣本進行分析，看看它們在到達這個時間段時發(fā)生了怎樣的變化。
最終，通過整合各個時間節(jié)點的數(shù)據(jù)，科學家們可以完整了解整個細胞“重編程”過程發(fā)生了什么。
Morris博士認為，當他們確定了保證“起點細胞”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“終點細胞”。如果達到最理想的狀態(tài)，也就是的效率，這對再生醫(yī)學領域?qū)⑹钦嬲钊伺d奮的突破。
效率大大提升
事實上，科學家們已經(jīng)找到了一個提高細胞重編程效率的關鍵條件——激活細胞中1個名為Mettl7a1的基因。這能使“起點細胞”重編程為“終點細胞”的可能性提高3倍。
在這項研究中，他們將小鼠皮膚細胞進行了“重編程”，使它們變成了“誘導內(nèi)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，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。
短腸綜合癥會導致腸內(nèi)組織死亡，為了阻止這種損傷，一些嬰兒需要通過手術切除那部分腸道，這會導致嬰兒失去吸收營養(yǎng)的能力。如果能利用人體細胞培養(yǎng)出“替代腸道”，這將是一個驚人的進步。
揭秘腫瘤形成過程
科學家們已經(jīng)為這項“黑匣子”技術申請了專利。世界各地的很多研究團隊表示了對這項新技術的濃厚興趣。
一些科學家們正在利用該技術研究癌癥，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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