研究人员已成功模拟人类受精后数周内胚胎生成造血干细胞的自然过程。造血干细胞是各类血细胞(包括红细胞和白细胞)的前体细胞。尽管实验室已有其他方法生产人类造血干细胞,但此次研究首次完整重现了自然发育机制。
这项发表于10月13日《细胞报告》期刊的研究成果,对白血病研究和干细胞医疗应用具有重大意义。研究团队利用人类干细胞创建出名为"血胚体"(hematoids)的胚胎样结构,该结构模拟了人体器官与血液系统开始形成的早期发育阶段。与真实人类胚胎相同,血胚体在发育第二周左右启动造血干细胞生成。
实验第2天,血胚体已分化为构成人体发育基础的外胚层、中胚层和内胚层三层结构;第8天出现跳动的心肌细胞;第13天最终观测到血液生成。研究证实血胚体中的造血干细胞可分化为包括特定免疫细胞在内的多种血细胞。剑桥大学戈登研究所干细胞与发育生物学家、该研究共同第一作者杰特什·纽帕内表示:"当培养皿中出现肉眼可见的鲜红色血液时,这是令人振奋的时刻。"
血胚体的血液发育阶段大致相当于人类胚胎第4至5周——这一关键时期因胚胎已植入子宫壁而无法在真实妊娠中直接观测。该模型有助于揭示早期人类血液形成机制,未来或可模拟血液疾病,为移植手术提供持久性造血干细胞。研究团队在论文中强调:"干细胞衍生的胚胎模型对推进早期人类发育认知至关重要。"
尽管血胚体含有人类细胞,但与真实胚胎存在本质区别:这些细胞无法发育为完整胚胎,因缺乏多种胚胎组织及维持长期生存所需的卵黄囊和胎盘。纽帕内向《卫报》记者汉娜·德夫林说明:"这是个简化系统。"然而,鉴于血胚体可由任何人类细胞生成的干细胞培育,该技术对未来医学影响深远。剑桥大学戈登研究所生殖系与表观遗传学研究主任、该研究资深作者阿齐姆·苏拉尼指出:"尽管仍处早期阶段,但实验室生产人类血细胞的能力标志着利用患者自体细胞修复受损组织的再生疗法迈出重要一步。当前的胚胎模型将为未来高效再生医学奠定基础。"
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