十大干细胞顶尖科学家最新Nature解答难题

生物通报道：来自哈佛大学干细胞研究所的研究人员解答了关于干细胞分化效率的一个关键问题，提出了一种新方法，能用于任何提高干细胞分化效率的实验中，并指出这一方法将在再生生物学方面具有广泛的应用。相关成果公布在Nature杂志上。

领导这一研究的是哈佛大学干细胞研究所创始人之一Douglas A. Melton，这位科学家在干细胞研究领域的重要贡献有目共睹，被各大论坛列入十大干细胞顶尖科学家行列，其主要的成就是胰腺发育领域，是胰腺发育领域无可争议的权威，在阐明胰腺发育的分子机制及多能干细胞向胰腺β细胞分化做出重要贡献，继iPS之后首次报道直接将胰腺α细胞转分化为β细胞，掀起转分化研究的浪潮。Melton也是国内著名学者饶毅在哈佛大学进行博士后研究时的导师之一。

早在2008年，Melton教授就第一次成功在体内将完全分化的细胞逆转为其它类型的细胞，并且这一过程不需要首先将这些细胞转换成全能干细胞。这项成果被众多科学家认为“是一个重要的里程碑，更有希望从其它β细胞获得新的β细胞，也有了更多细胞来源，为再生医学提出了新思路。”

再生医学的目标之一，就是利用干细胞取代由于损伤或疾病而失去的细胞，这取决于是否能获得足以用于研究或者移植的相关细胞。为此，包括Melton教授在内的许多研究人员都前赴后继的付出努力，目前已经成功实现了干细胞逐步分化成一些特异性细胞，但是，仍然存在一个主要的问题，那就是从分化的一个阶段转化成下一个阶段的转化效率问题。如果要大量生产特异性细胞，那么就必需在这一过程的某些步骤中，促进祖细胞无分化的自我更新能力。

在最新这篇文章中，研究人员利用胰腺细胞作为胚胎干细胞分化的模型，证明了这个问题是可以解决的。

研究人员提出与器官想匹配的间充质细胞共培养方法，有助于祖细胞的增殖和自我更新，不出现分化，并且研究人员利用这种方法，也成功扩增了超过百万倍的，保留发育完整潜力的人类胚层细胞。

这一作用对于间充质细胞和扩增的祖细胞均具有特异性，通过间充质连续扩增的祖细胞在体内被移植后，能生成葡萄糖敏感性，胰岛素分泌细胞。

从理论上说，识别特定阶段的更新信号，可以用于任何提高干细胞分化效率的实验中，因此这一方法将在再生生物学方面具有广泛的应用。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Self-renewal of embryonic-stem-cell-derived progenitors by organ-matched mesenchyme

One goal of regenerative medicine, to use stem cells to replace cells lost by injury or disease, depends on producing an excess of the relevant cell for study or transplantation. To this end, the stepwise differentiation of stem cells into specialized derivatives has been successful for some cell types1, 2, 3, but a major problem remains the inefficient conversion of cells from one stage of differentiation to the next. If specialized cells are to be produced in large numbers it will be necessary to expand progenitor cells, without differentiation, at some steps of the process. Using the pancreatic lineage as a model for embryonic-stem-cell differentiation, we demonstrate that this is a solvable problem. Co-culture with organ-matched mesenchyme permits proliferation and self-renewal of progenitors, without differentiation, and enables an expansion of more than a million-fold for human endodermal cells with full retention of their developmental potential. This effect is specific both to the mesenchymal cell and to the progenitor being amplified. Progenitors that have been serially expanded on mesenchyme give rise to glucose-sensing, insulin-secreting cells when transplanted in vivo. Theoretically, the identification of stage-specific renewal signals can be incorporated into any scheme for the efficient production of large numbers of differentiated cells from stem cells and may therefore have wide application in regenerative biology.