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中山大学培育猴鼠嵌合体将有助角膜移植(图)
2008-09-23 新京报 李健亚

通过显微注射,中山大学的科研人员培育出了猴鼠嵌合体。

  一只老鼠,外观上并无什么奇特,可能比一般的老鼠体型略大一点,不过在中山大学中山眼科中心的研究人员看来,这只老鼠却寄托着希望。这是一只拥有猴子基因的老鼠,准确的称呼是“猴鼠嵌合体”。它的诞生并成长,让研究人员看到了制造人体器官的希望。相关的研究成果即将发表于《国际细胞生物学》(《Cell Biology International》)杂志上。

  猴子老鼠一家亲

  上世纪60年代中期,动物嵌合体不再仅仅是种神话,而是走向了实验室。世界各地的研究人员尝试着,在高等哺乳动物上得到了由两种或两种以上具有不同遗传性的细胞系组成的聚合胚发育成的个体。

  美国内华达大学教授赞贾尼曾利用向绵羊胚胎注射人体干细胞的技术,成功培育出一只含有15%人体细胞的绵羊。2008年,英国人工授精与胚胎学管理局正式批准两个研究小组培育用于研究的人兽混合胚胎。中山大学中山眼科中心也在做着相关的研究。

  在中山大学中山眼科中心主任葛坚教授看来,很多眼科疾病都会导致眼部某些细胞不可逆性损失和丢失。如果不能由新生的同种细胞替代,就可能引起严重的后果,甚至导致失明。

  如果通过向患者眼部移植同类型的细胞或组织,却可以达到解剖形态和视觉功能的恢复。“要达到这个目的,前提条件是获取大量的、可用于移植的细胞,即种子细胞。”葛坚指出这方面需要解决两个问题:一是如何获取大量的“种子细胞”;二是如何避免发生移植排斥反应。

  研究小组定下的思路便是,将自体的、容易获取的成体干细胞或体细胞,塑造成所需要的“种子细胞”,“这样既可以获得大量的种子细胞,同时由于其来源于患者本人,移植到体内后,不会发生排斥反应。”

  为此,研究人员开始寻找合适的实验对象。猴子和老鼠成了他们的候选者。“我们选择猴、鼠作为研究对象,是因为猴是灵长类动物,而选择小鼠的囊胚容易获得。”葛坚解释,灵长动物的各种生物学特性与人类非常接近,所以让猴子和老鼠“嵌合”有重要的意义。由于种种原因,国内外恰恰鲜见这方面的研究。

  干细胞注射融合基因

  2006年6月,恒河猴和老鼠正式展开了“合二为一”的旅途,12只“猴鼠”先后降生了。这些“猴鼠”是如何诞生的呢?葛坚指出,为了将猴子的基因导入小鼠,研究人员采用了显微注射的方法。

  研究人员选择了昆明小鼠和BALB/C两种小鼠进行实验,通过激素注射让它人工排卵,然后将雌鼠和雄鼠合笼,让雌鼠受精后,3—5天取出胚胎。这些尚未成形的小生命还处于囊胚期,在显微镜下看到的是由受精卵分裂出来的数十个细胞。

  与此同步,研究人员进行了恒河猴表皮干细胞的体外培养。研究人员将恒河猴麻醉后,在其胸背取下一块1平方厘米的皮肤,这块皮肤经过7至10天的体外培养后,会越来越大。

  随后,研究人员在显微镜下将恒河猴表皮干细胞注入小鼠囊胚腔内,再移植到另一只代孕的母老鼠体内,让其生下幼鼠。“此后我们要做的就是进一步跟踪猴子基因在猴鼠嵌合体中的迁移、分布情况。”葛坚表示,实验的重要部分还包括观察灵长类表皮干细胞(EpiSCs)在小鼠胚胎发育过程中细胞迁移和基因表达的改变。

  事实上,嵌合体的成活率很低。研究人员在移植的约360个注射胚中,共获得了猴鼠嵌合体12个,不过,最终存活的嵌合体仅3个。

  研究人员通过研究发现,最终存活的嵌合体动物猴表皮干细胞在小鼠胚胎中具有较强的可塑性,可分化为角膜、视网膜、皮肤、肝脏等细胞,“通过向猴表皮干细胞导入突变基因,还可以构建某些遗传性疾病的自然动物模型。”葛坚指出。

  再生人体器官是终极目标

  在嵌合体研究上,中国也不乏先例。2006年中国十大基础研究新闻里,“研究证明人类干细胞可存活于山羊体内”就是其一。这项成果是由黄淑帧、曾凡一等人完成的世界上第一头“人—山羊嵌合体”。相关论文发表在当年5月的《美国科学院院报》上,其成就绝不亚于赞贾尼的“人—绵羊嵌合体”。

  而中山大学中山眼科中心“猴鼠”的诞生也使国内干细胞研究达到了国际先进水平。在葛坚看来,几只看似平常的“猴鼠”,却能成为干细胞研究、人类基因表达调控与功能研究以及人工器官构建研究的技术平台。这为组织工程化生物角膜的培育和视网膜视神经再生等研究提供了种子细胞,“这些研究将给诸多难治性眼病,如青光眼、视网膜色素变性等,带来新的希望。”

  进而,如果进行更深入的研究,人们完全有可能通过类似的方法,在动物身上制造出人的器官,“猴鼠的研究也为人工培育再生细胞、组织和器官打下了基础。”届时,不仅仅是青光眼,人类的很多不治之症,都有希望被治愈。因为,那些被疾病“损坏”而不可修复的器官,都可用这些“特制”的器官来替换。

  不过,葛坚也指出,要想将这些研究成果最终应用于临床,还有很长的路要走,需要进一步理解干细胞“定向分化”、“转分化”和体细胞“再程序化”的机制,并能对整个过程进行精确调控,“而这可能需要很多代人的努力才能完成。”

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