科学家们刚刚在干细胞生物学领域取得了一个里程碑,他们用两个胚胎创造出了一只猴子。这项成就的证明,或许令人不安,体现在这只幼年灵长类动物令人毛骨悚然的绿色光芒中。
尽管研究实验室已经在老鼠和小鼠身上创造出了这种“嵌合体”,即具有来自两个不同来源细胞的生物体,但由于猴子生物复杂性更高,妊娠期和成熟期更长,因此对猴子的研究更具挑战性。在之前的尝试中,科学家们一直难以成功地将注射的干细胞整合到猴子体内,最终生物体中只有不到 5% 是从供体细胞生长出来的。在 11 月 9 日发表在《细胞》杂志上的这项新研究中,研究人员成功地创造出了一种猴子,其在测试器官中平均有超过 60% 的供体细胞表达。
科学家们希望,有朝一日,这种嵌合体可以模拟人类疾病:如果插入的干细胞携带与特定疾病相关的基因组,研究人员就可以研究它们在生物体中的行为。然而,德克萨斯大学西南医学中心的干细胞生物学家吴军认为,这种应用仍然遥远。吴军没有参与这项新研究,他认为这项工作作为一项基础科学发现最有价值。
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该研究实现的供体干细胞的高贡献率是幼年食蟹猴 (Macaca fascicularis) 呈现奇怪绿色的原因。在将干细胞注射到宿主胚胎之前,科学家们编辑了这些细胞,使其表达绿色荧光蛋白,这种蛋白最初是在水母中发现的,在蓝光下会发出绿光。这种改造使科学家能够评估有多少发育中的胚胎来自他们添加的干细胞。“这有利于追踪细胞,这样你就可以区分你注射到胚胎中的细胞和胚胎细胞,”吴军说。
尽管在研究人员发布的猴子图像中,绿色光芒很明显,但它并没有绿到表明猴子 60% 的细胞来自供体材料。吴军说,这并不令人惊讶,他指出,科学家们使用特定的分析方法来计算他们研究的细胞和生物体中蛋白质的水平。“仅仅从图像上很难判断细胞贡献了多少,”他说。
婴儿猴子的器官中供体物质的摄取水平差异很大,其中大脑、心脏、肾脏和肺等部位的水平特别高。科学家们确实知道一些影响干细胞整合到器官中的因素。多能干细胞可以变成身体的任何细胞,它们有不同的种类。其中包括幼稚细胞,其作用类似于植入前胚胎的细胞,更容易整合;以及原始多能干细胞,其作用类似于植入后细胞,根本无法整合到嵌合体中。吴军说,在实验过程中,细胞和胚胎所处的物质也会影响整合,尽管生物学家仍在努力了解其他影响因素。
吴军说,对他而言,这项研究的关键价值在于证明了科学家在实验室中使用的干细胞的高度多能性。不过,他担心的是,研究人员从 74 个胚胎中只培养出了一只能够产生绿色荧光蛋白的幼猴,而且这只猴子在出生仅 10 天后就因呼吸问题而被实施安乐死。为了真正对这项技术充满信心,他希望看到它能产生健康的成年猴子,这些猴子能够将来自供体材料的细胞传递给自己的后代。
吴军说:“继续这项工作以进一步改进这项技术,确保嵌合猴能够长到成年并繁殖出含有来自供体的细胞的后代,这将非常有价值。”他希望,到那时,研究人员或许能够利用这项技术开发模型,最终帮助解决人类疾病。