本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我曾写过关于各种来源的人类干细胞的文章，从1997年左右的人类胚胎（《胚胎干细胞在媒体关注甚少的情况下首次亮相》，《科学家》，太古老了，没有链接），到老年人的牙齿。近年来，该领域的主导地位是山中伸弥在2007年引入的人类诱导多能干细胞（hiPS或重编程）细胞。在成纤维细胞中添加四个关键基因，细胞就会回到发育时间，重新获得多能性：产生源自构成早期胚胎的三个层中任何一层的细胞类型的能力。（这些基因编码转录因子，这些转录因子是开启其他基因的蛋白质。这四个被称为山中因子。RNA或蛋白质也被直接使用。）
尽管所有这些干细胞的术语可能会令人困惑，但“多能性”的含义令人欣慰地清晰：一种可以分裂，产生多种类型特化细胞的细胞。根据定义，干细胞会自我更新，保持运作。
一种新型干细胞
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
来自伦敦帝国学院的Pascale Guillot博士和她的同事今天在《分子治疗》杂志上描述了人类多能干细胞的另一个来源：暴露于丙戊酸的人类羊水干细胞，或AFSC_VPA。他们肯定需要一个更吸引人的名字——这个名字甚至比hES或hiPS更难记住——所以我将简单地称它们为“新的”。这些细胞位于人类生命周期中胚胎和老年人牙齿之间：漂浮在缓冲胎儿的液体中。
该研究中的羊水来自妊娠8至12周收集的流产材料。未经改变，这些细胞不具有多能性，但暴露于丙戊酸会奏效。它是一种控制基因表达的癫痫药物和情绪稳定剂，一种组蛋白脱乙酰酶抑制剂）。这些细胞在富含蛋白质的凝胶上生长，并且还暴露于用于培养hES细胞的培养基中。
丙戊酸价格便宜，已获得FDA批准，并且尽管它会导致胚胎中的神经管缺陷，但它在体外用于羊水干细胞。“我认为这可能是多能干细胞领域令人兴奋的新参与者，并且肯定有可能对再生医学产生重大影响——前提是获得这些细胞的具有争议的方式可以被克服，”佛罗里达大学盖恩斯维尔分校神经外科部门的研究员Florian Siebzehnrubl博士说。在羊膜穿刺术中收集细胞，几周后，这将解决这个问题。
丙戊酸作为获得多能性的途径，除了可用性和价格外，还具有其他优势。它比注射基因、RNA或蛋白质更安全，后者效率低下并且可能诱发肿瘤。而且，将药物应用于分离的羊水细胞并不需要像hES细胞那样从胚胎中培养干细胞。新细胞改变形状并形成紧凑的菌落——显然正在发生一些事情。
就发育潜力而言，未改变的羊水干细胞是hES细胞和成体细胞以及可能的iPS细胞之间的某种中间体。它们似乎处于发育的关键转折点，当时它们仍然可以产生一些细胞类型，但不再具有多能性带来的全方位可能性。“从这些细胞中获得多能干细胞比从成人细胞中更容易，在成人细胞中，关键的多能性基因完全被关闭，”Guillot博士解释说。在羊水干细胞中，山中因子很少，但并非像在成人细胞中那样不存在。“丙戊酸是一种小分子表观遗传修饰剂，可重新启动转录，”她补充说，从而恢复羊水细胞的一些发育潜力。
研究人员已经知道，从转录的角度来看，hiPS细胞与hES细胞并不相同。新的研究支持这样一种观点，即外观可能相似的干细胞行为可能不同。弄清楚这些区别对于在临床上使用多能干细胞至关重要。
有趣的起源和惊人的旅程
新干细胞的转录组（一组活性基因）与hES细胞的转录组有82%的共享。维恩图是整理不同类型的干细胞共享什么以及它们如何不同的好方法（见图）。
正如预期的那样，新干细胞与它们来源的羊水干细胞共享一些基因的表达，但它们也与hES细胞共享273个基因的表达，这些基因在非丙戊酸羊水干细胞中不表达。也就是说，这种药物确实起作用。专注于273个基因的功能，尤其是其中四个从球状前体雕刻出蝌蚪形精子的基因，为了解干细胞在羊水中的正常作用提供了线索：它们可能是原始生殖细胞（PGC）——未来的精子和卵子。
“PGC有可能保留它们的幼稚状态，因为在漂浮在羊水中时，它们不与细胞外基质和其他细胞接触，而这些细胞通常会驱动干细胞分化，”Guillot博士解释说。研究人员观察了男性妊娠的细胞，因为通过Y染色体的存在，胎儿细胞很容易与母体细胞区分开。
与羊水干细胞一样，PGC对于干细胞科学来说并不新鲜。事实上，PGC是约翰·吉尔哈特（John Gearhart）小组（当时在约翰·霍普金斯大学）在1997年描述并我写过的胚胎生殖（EG）细胞的来源。但是，吉尔哈特的EG细胞以及hES细胞都来自内细胞团，这是细胞空心球（囊胚）中的一层细胞，该细胞会发育成胚胎。相反，PGC以及与它们相似的新干细胞来自囊胚周围的“胚胎外”部分。
当涉及到使用胚胎的伦理时，对于某些人来说，干细胞来自“胚胎本身”还是胚胎外细胞会产生很大的影响，尽管早在囊胚阶段就进行采样会破坏整个胚胎。但是，PGC在伦理上尤其令人困惑，因为它们起源于胚胎外部，然后加入胚胎，然后可能会离开胚胎。游走的细胞被困在胚胎最初折叠成三层的过程中，然后，按照附近细胞发出的信号，迁移到一个称为生殖嵴的结构，该结构会变成睾丸。PGC在第7周到达。
在这种发育过程中，一些PGC可能会迷路，再次漂浮在羊水中，在接近定义胎儿阶段的8周标记时，再次处于实际胚胎之外。
最大潜力，最小风险
研究人员推测AFSC_VPA将找到临床用途，因为它们可以产生来自所有三个胚层结构。到目前为止，在实验中，这些细胞产生了神经管和鳞状上皮（外胚层）、包括血液在内的结缔组织（中胚层）以及肠和肺衬里（内胚层）。
“在再生医学中，无论是基于细胞的疗法还是组织工程，要克服的障碍之一是细胞分化为非中胚层谱系的能力有限。在这里，我们不仅可以将这些细胞用于治疗造血（血液）疾病，还可以用于治疗影响内胚层或外胚层来源组织的病理，”Guillot博士解释说。
但是，研究人员并没有为个人保存用丙戊酸浸泡的羊水干细胞，而是设想在库中存储有限数量的细胞系，许多人可以从中提取细胞。先例是hES细胞的模拟。在
剑桥大学的研究人员计算得出，基于HLA类型（组织匹配中使用的细胞表面分子），150个hES细胞系可以为大约三分之一的人口提供细胞疗法。新干细胞可能会以类似的方式使用，也用于药物测试和研究“培养皿中的疾病”，Guillot博士说。
当然，首要的问题是胚胎问题。“与hES细胞相比，羊水干细胞的伦理优势在于，从技术上讲，获得它们时没有胚胎被破坏。hES细胞的获得需要一个囊胚，在hES分离后，该囊胚无法植入并产生胚胎。在不影响胚胎的情况下分离多能细胞的可能性非常有吸引力。不过，这有点像一把双刃剑，因为作者不得不使用终止妊娠的羊水来获得干细胞，”Siebzehnrubl博士说。但是，根据该杂志的新闻稿，这些细胞可以从羊膜穿刺材料中分离出来。
我对《分子治疗》论文的着迷更多地是哲学上的：这种新的干细胞来源代表了生物体内的生物体内的生物体，就像俄罗斯套娃一样。在孕妇体内，胎儿漂浮在含有细胞的液体中，这些细胞是下一代，即第三代的种子。
尽管警告说需要进一步的实验来证实新细胞在功能上与PGC相等，但Guillot博士同意。使用AFSC_VPA干细胞“将使我们能够利用过去来修复未来”。
这是看待干细胞潜力的一种新方式。