中国科学家首次在猪体内培育出人源中期肾脏

中国科学家首次在猪体内培育出人源中期肾脏中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员赖良学介绍，供体器官严重缺乏限制了器官移植在临床上广泛应用，基于干细胞的器官异种动物体内培育可能是未来解决这一问题的理想途径。“通过该途径获得的人源化器官不仅将具有更全面的细胞类型和更完善的器官结构与功能，而且由于供体细胞来源于患者自体，将有效避免异种器官或同种异体器官移植中存在的免疫排斥等问题。”赖良学说。此前，实现人源化器官异种体内培育存在诸多技术障碍，导致从猪体内培育人体器官的设想一直没有成功。本次研究利用具有高分化潜能、强竞争及抗凋亡能力的新型人诱导多能干细胞，结合优化的胚胎补偿技术体系，在肾脏缺陷猪模型体内实现了人源化中肾的异种体内培育。在研究中，上述源于人的细胞被注射到猪胚胎中，再将其移植入代孕猪。其中使用的猪模型经过基因改造，缺乏肾脏发育所需基因，从而为移植的人细胞留出空位。该研究严格遵守相关伦理规定以及国际惯例，在3至4周猪胎龄内终止了代孕猪的妊娠。共获得2只胎龄25天、3只胎龄28天的中肾嵌合猪胚胎。中肾指其体内的肾脏已经发育为中期肾脏，即肾脏发育的第二阶段。针对肾脏发育关键功能性基因的免疫荧光染色结果证明，人源供体细胞已分化成为表达这些基因的功能性细胞，说明伴随着胚胎发育，猪胎儿体内的人源供体细胞将能够支持人源化肾脏生成。研究人员表示，这项成果首次证明了基于干细胞及胚胎补偿技术在异种大动物体内培育人源化功能性实质器官的可行性，为利用器官缺陷大动物模型进行器官异种体内培育迈出了关键的第一步，对解决供体器官严重短缺难题具有重要意义。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382569.htm

不用精子卵子子宫 科学家“无中生有”培育出胚胎

不用精子卵子子宫科学家“无中生有”培育出胚胎没有子宫，胚胎可以生长发育吗？也不是不行。魏茨曼科学研究所的JacobH.Hanna教授和他的研究团队做了一个“机器子宫”，成功地让小鼠胚胎在里面发育了6天，经历了原肠胚前期到器官发生晚期的关键阶段。这项研究成果于2021年3月发表在顶级期刊《自然》上。那如果没有精子和卵子，可以有胚胎吗？也不是不行。还是JacobH.Hanna教授和他的研究团队，他们直接用小鼠的原始态胚胎干细胞（ESCs）构建了胚胎模型，将其在体外的“机器子宫”中培养8天，可以观察到胚胎完成了原肠胚的形成以及大脑、神经管、心脏等重要器官的特异性祖细胞分化，与自然生长发育的胚胎在形态和基因表达上都极其相似。这项令人瞩目的研究成果同样发表在顶级期刊《细胞》上。说一句科学家们有“无中生有”的超能力，应该不夸张吧？实验的最开始，研究人员就没有打自然胚胎细胞的主意。原始态胚胎干细胞（ESC）可以诱导分化为滋养层干细胞（TSC）和原始内胚层细胞（PrE），所以从理论上讲，原始态胚胎干细胞可以成为胚胎和胚外组织的全部来源。只要方法得当，或许可以只需要将原始态胚胎干细胞进行体外培养，就可以合成一个完整胚胎。JacobH.Hanna教授“无中生有”的壮举就到此为止了。当然，他对之后的研究发展信心满满。培养第8天与自然胚胎第8.5天对比由于胚胎的体外培养装置是透明的，他们或许可以轻松观察到这些胚胎细胞是如何准确找到自己的位置、把自己组装成完整器官的。而合成胚胎或许在将来可以成为移植器官的可靠来源，成为真正的“全自动3D生物打印机”。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301511.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301511.htm

拯救苏门答腊犀牛：世界上最古老犀牛物种的第二次机会

拯救苏门答腊犀牛：世界上最古老犀牛物种的第二次机会苏门答腊犀牛是世界上最小和最古老的犀牛物种，曾经广泛分布在整个东亚和东南亚。然而，偷猎和栖息地的破坏使其数量严重减少，苏门答腊岛和婆罗洲印度尼西亚部分的雨林中只剩下几十个个体。这些剩余个体的稀有性使得交配的机会越来越少，导致了该物种的濒危状态。马来西亚最后的同类苏门答腊犀牛是现存的唯一有毛的犀牛物种，自2019年雄性克塔姆和仅仅几个月后的雌性伊曼死亡后，苏门答腊犀牛一直被认为在马来西亚已经灭绝。但由柏林马克斯-德尔布吕克中心多能干细胞平台负责人维拉-齐维萨博士和塞巴斯蒂安-迪克博士领导的柏林科学家团队并不满足于此。他们和他们的国际合作伙伴有一个雄心勃勃的目标：将从现已死亡的苏门答腊犀牛身上提取的皮肤细胞转化为干细胞，然后从中衍生出卵子和精子细胞，用于辅助生殖--在这种情况下，在实验室中受精，在培养皿中培育的胚胎，将是克塔姆和其他已经死亡或不孕的个体的后代，将由代孕的犀牛母亲怀胎十月。图中是一只一个月大的犀牛的脑器官。在这个显微镜下的横截面图像中可以看到红色的神经元原生细胞，完全发育的神经元被染成绿色。资料来源：SilkeFrahm-Barske,MaxDelbrück中心在科学杂志《iScience》上，由第一作者Zywitza和最后作者Diecke领导的团队现在报告了一个初步的成功：他们从Kertam的皮肤样本中产生了诱导多能干细胞，或简称iPS细胞。这些细胞有两个关键优势。首先，它们能够无限地分裂，因此永远不会死亡；其次，它们能够转化为身体中的任何细胞类型。在他们最近发表的研究中，该小组已经从Kertam的iPS细胞中培育出了大脑器官，也被称为"迷你大脑"。向白犀牛学习该技术平台开发了其干细胞技术，作为针对更加濒危的北方白犀牛的BioRescue研究项目的一部分--现在只剩下两头雌性白犀牛，生活在肯尼亚的野生动物保护区。Zywitza说："我们目前的研究从这个由德国联邦教育和研究部资助的大型项目中获得的知识中获益良多。柏林莱布尼兹动物园和野生动物研究所（IZW）繁殖管理部主任托马斯-希尔德布兰特教授和他的研究小组也大力参与了这个项目。"Zywitza讲述了所有参与当前研究的人惊讶和高兴地发现用于将北方白犀牛的皮肤细胞转化为干细胞的方法对苏门答腊犀牛的细胞也很有效。在显微镜下，两种犀牛物种的干细胞与人类iPS细胞几乎没有区别。尽管如此，还是存在着特定物种的差异。Zywitza解释说："与北方白犀牛iPS细胞相比，Kertam的iPSCs在没有饲养细胞的情况下无法培养，饲养细胞释放的生长因子有助于保持干细胞处于多能状态。"对进化的更深入了解Zywitza说："除了保护物种之外，从Kertam的皮肤上获得的干细胞还能起到另一个作用：来自外来动物的iPS细胞提供了一个独特的工具，可以深入了解器官发育的演变。为了证明这一点，SilkeFrahm-Barske博士，也是Diecke研究小组的一名科学家，从这些细胞中培育出了大脑器官模型。"Frahm-Barske说："据我们所知，到目前为止，像这样的迷你大脑只从小鼠、人类和非人类灵长类动物身上获得过。因此，我们非常高兴地看到，我们从苏门答腊犀牛身上生成的干细胞形成了与人类相当类似的器官。然而，她补充说，该团队必须以略微不同的方式处理人类和犀牛的iPS细胞，以便生成大脑器官。"下一步是精子细胞该团队的下一个目标是使用Kertam的iPS细胞来培育适合人工授精的精子。"这一步比较困难，"Zywitza说。"为了获得精子细胞，我们首先需要使用iPS细胞来培养原始生殖细胞--卵子和精子的前体。"这就是科学家们现在要解决的棘手任务。他们还计划从其他苏门答腊犀牛身上获得iPS细胞。生殖专家ThomasHildebrandt解释了为什么像这样的努力是必要的。他说："印度尼西亚确实正在采取措施，通过将剩余的个体集中到野生动物保护区来保护苏门答腊犀牛的数量。但是，长期没有怀孕的雌性犀牛往往会变得不能生育，例如，由于其生殖器官上出现囊肿，或者它们可能只是太老而不能生育。尽管我们的工作正试图使看似不可能的事情成为可能--即确保那些否则可能会从我们的星球上消失的动物的生存--但它必须仍然是一个例外，而不是成为规则，尽管我们在实验室里所做的一切都很热闹，但这最多只能为拯救这些犀牛的灭绝做出一点贡献。保护和保存这些动物为数不多的栖息地至少同样重要。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337233.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337233.htm

南洋理工大学科学家培育出“迷你肾脏” 探讨治疗多囊肾病方法

南洋理工大学科学家培育出“迷你肾脏”探讨治疗多囊肾病方法多囊肾有机体的免疫荧光图像从患者诱导多能干细胞中提取的囊性肾脏器官组织的显微图像南大李光前医学院的研究人员是从患有多囊肾病的病患身上采集皮肤细胞，在实验室培育出同真实肾脏结构相似的“迷你肾脏”。负责这项研究的助理教授夏云解释，把“迷你肾脏”移植到实验鼠体内，能够让研究人员用实验鼠模拟同人类肾脏病患者相似的重病特征，从而对多囊肾病进行更复杂的研究。研究人员在实验室测试22种影响细胞新陈代谢的药物后发现，其中一种用于治疗高血压和脱发的临床药物，能有效减少囊肿的形成。LKCMedicine研究团队成员包括（站立者，左至右）：刘萌助理研究员、张超研究员博士、傅佳妮助理教授和夏云助理教授（坐位，左至右）：副研究员刘猛、研究员张超博士、（坐位，左起）助理教授傅佳妮和助理教授夏云。资料来源：新加坡南洋理工大学...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426863.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426863.htm

科学家从干细胞中创造出类似人类胚胎的模型

科学家从干细胞中创造出类似人类胚胎的模型但这一关键时期在很大程度上仍未被科学家和医生研究，因为胚胎仍然太小，无法在活体患者身上观察。接受试管婴儿的病人的捐赠可用于研究，但供应有限，而且要遵守严格的伦理法规。现在，剑桥大学和加州理工学院的科学家们已经开发出了新的人类胚胎3D模型，该模型由干细胞培育而成，以一种可以在实验室中轻松研究的方式模拟了第9天和第14天之间的发育。这个窗口以前只能在动物细胞中研究。图为由干细胞培育出的人类胚胎样模型在发育的第四天。该研究的主要作者MagdalenaZernicka-Goetz教授说："我们的人类胚胎样模型完全由人类干细胞创建，使我们能够在通常情况下由于小胚胎植入母亲的子宫而被隐藏的阶段看到发育结构。这一令人兴奋的发展使我们能够在一个模型系统中操纵基因以了解它们的发育作用。这将让我们测试特定因素的功能，这在自然胚胎中很难做到"。这些模型包含制造人类胚胎所需的大部分细胞，包括最终将形成自己的精子或卵子的生殖细胞的前体。它们还包含支持胚胎的细胞，包括那些继续形成胎盘、卵黄囊和羊膜囊的细胞。然而，出于道德原因，这些模型被制成缺少大脑和心脏跳动的细胞，因此它们不能发育到14天以上。这是为了遵守目前在实验室中培养人类胚胎的法律限制。这一里程碑是Zernicka-Goetz和她的团队十年来逐步改进小鼠胚胎模型的工作成果。其他研究人员，包括来自以色列魏茨曼科学研究所的一个团队，也将小鼠胚胎模型推到了心脏细胞跳动的程度。多个团队在这一领域的工作不断增加，可能有助于提高寻求受孕的夫妇的存活率，更好地治疗遗传疾病，以及用于移植的实验室培育的器官。这项新研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367837.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367837.htm

科学家用永生干细胞培育人造肉 未来可能实现无限量供应

科学家用永生干细胞培育人造肉未来可能实现无限量供应分化的永生化牛干细胞完全表达肌肉蛋白（蓝色=细胞核；品红色=肌原蛋白；绿色=肌球蛋白）。比例尺约1毫米。来源：塔夫茨大学AndrewStout《ACS合成生物学》杂志介绍了这一进展，这意味着全球的研究人员和公司可以获得和开发新产品，而不必反复从农场动物活组织中获取细胞。细胞培养肉的生产需要生长和分裂能力极强的肌肉和脂肪细胞。虽然细胞培殖肉已引起媒体关注，例如美国食品及药物管理局初步批准培殖鸡肉，甚至用乳齿象DNA培殖的汉堡，但这些产品仍然昂贵且难以扩大规模。从活体动物身上提取的正常肌肉干细胞通常只能分裂约50次，然后就开始"老化"，不再具有活力。虽然理论上这些干细胞可以生产大量肉类，但TUCCA团队开发的永生化细胞具有几个优势。其一是可以生产更多的肉。另一个优势是，通过广泛提供永生化细胞，他们将降低其他研究人员探索细胞农业的准入门槛--找到降低成本和克服扩大生产挑战的方法。TUCCA的研究生、该项目的首席研究员安德鲁-斯托特(AndrewStout)说："通常情况下，研究人员不得不自己从动物身上分离干细胞，这既昂贵又费力，或者使用相关性较低物种的模型细胞系，如小鼠肌肉细胞。"将普通牛肌肉干细胞转化为永生牛肌肉干细胞有两个关键步骤。大多数细胞在分裂和衰老过程中,染色体末端的DNA开始脱落,这些DNA被称为端粒。这可能导致DNA复制或修复时出现错误。它还会导致基因丢失，最终导致细胞死亡。研究人员设计的牛干细胞可以不断重建端粒,有效保持染色体"年轻",为新一轮复制和细胞分裂做好准备。使细胞永生的第二步是使它们持续产生一种蛋白质，刺激细胞分裂的关键阶段。这有效地加速了细胞分裂过程,帮助细胞更快生长。肌肉干细胞不是人们想吃的最终产品。它们不仅要分裂和生长,还要分化成成熟的肌肉细胞,就像或至少非常类似于我们在牛排或鱼排中食用的肌肉细胞。斯托特和他的研究小组发现,新干细胞确实分化成成熟的肌肉细胞,尽管与动物肌肉细胞或来自传统牛干细胞的肌肉细胞并不完全相同。斯托特说："它们有可能成熟到足以复制天然肉类的风味和质地。它们正在以非常快的速度翻倍，因此它们可能只需要多一点时间就能达到完全成熟。"塔夫茨大学斯特恩家族生物医学工程教授兼TUCCA主任DavidKaplan说："虽然有些人可能会质疑摄入永生细胞是否安全，但事实上，当细胞被收获、储存、烹饪和消化后，就没有继续生长的可行途径了。就像我们今天吃的天然肉类一样，细胞只是变成了惰性物质，我们希望它味道鲜美并能提供多种营养。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370613.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370613.htm