胚胎干细胞有潜力发育成任何数量的特化细胞。在产前环境中引导下,这些细胞会变成构成我们身体的种类繁多的细胞。因此,这些多能细胞为治疗各种疾病提供了新的途径。然而,科学家们发现很难诱导干细胞在体外以与在子宫内相同的方式生长。现在,医学研究人员已经表明,有可能在实验室中利用胚胎干细胞培养出角质形成细胞——构成我们外层皮肤的皮肤细胞,但这并非没有重大挑战。
霍华德·格林——他发明了体外培养皮肤片用于移植的技术——和他在哈佛大学的同事们开始着手将胚胎干细胞转化为角质形成细胞,然后分离它们。不幸的是,事实证明,首先诱导干细胞变成皮肤细胞非常困难。格林说,即使是那些转化的细胞,与供体皮肤细胞相比,生长情况也很差。
事实上,干细胞被证明非常不足,以至于医生不得不引入来自人乳头瘤病毒(导致宫颈癌的病毒)的遗传物质,以诱导足够的角质形成细胞生长。有了额外的遗传物质,干细胞衍生的皮肤细胞增殖了;根据发表在最新一期《美国国家科学院院刊》在线版上的研究结果,其中一个细胞系甚至产生了与格林早期皮肤移植工作中所熟悉的细胞连接片。
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尽管干细胞衍生的角质形成细胞显示出此类皮肤细胞的所有标记,例如通常在此类细胞中发现的各种蛋白质(见图),但它们的行为与正常皮肤细胞并不完全相同。格林解释说,除其他外,干细胞衍生的皮肤细胞拒绝以与正常皮肤细胞相同的方式分化。“人们普遍认为,人们从干细胞中寻求的细胞类型与他们从[成人]材料研究中熟悉的细胞类型是相同的,”他说。“对于角质形成细胞来说并非如此,对于其他类型也可能并非如此。”
这——加上角质形成细胞只能通过可能构成风险的病毒基因培养这一事实——意味着这种干细胞衍生的皮肤细胞不太可能在短期内用于皮肤移植。实现胚胎干细胞的承诺可能面临比之前想象的还要多的挑战。“[干细胞]非常有趣且强大,”格林补充道。“我们只需要继续努力,看看最好的应用会是什么。”