干細胞是多才多藝的基石，身體中的每一種細胞類型——從神經(jīng)元到皮膚細胞再到血細胞——最終都是由它衍生而來的。研究人員還想出了如何在實驗室中將干細胞轉(zhuǎn)化為不同類型的細胞，這有助于在正常細胞環(huán)境中研究健康和疾病，并可用于生成用于醫(yī)學移植的細胞。懷特黑德研究所創(chuàng)始成員 Rudolf Jaenisch 不僅在他的研究中使用這些細胞，而且在他的職業(yè)生涯的大部分時間里都在發(fā)現(xiàn)和改進利用干細胞衍生細胞制作準確的實驗室模型的方法。
Jaenisch 實驗室關注的一個挑戰(zhàn)是如何消除在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的細胞類型及其干細胞衍生的等價物之間的差異。特別是，他們發(fā)現(xiàn)干細胞衍生的細胞通常是不成熟的，更類似于在胎兒中發(fā)現(xiàn)的細胞，而不是在成人中發(fā)現(xiàn)的細胞。這些差異會使細胞的研究模型不太準確，并阻止它們作為功能性移植細胞在醫(yī)學上有用。體內(nèi)的干細胞在轉(zhuǎn)化為不同的細胞類型時會接收復雜的分子信號混合物。研究人員面臨的挑戰(zhàn)在于找出體內(nèi)眾多分子信號中的哪些是相關的，然后在他們的娛樂活動中得到完全正確的配方。
Jaenisch 實驗室的博士后研究員 Haiting Ma 決定為肝細胞(肝臟中的主要細胞類型)解決這個問題。在 4 月 21 日發(fā)表在Cell Stem Cell上的工作中，Jaenisch 和 Ma 分享了他們的發(fā)現(xiàn)，即為什么干細胞衍生的肝細胞類似于胎兒肝細胞，以及使它們成熟所需的條件——包括甲狀腺激素的重要作用。
肝臟過濾通過消化系統(tǒng)進入身體的所有物質(zhì)。它有助于儲存和改變營養(yǎng)物質(zhì)，安全地分解毒素和廢物，處理藥物等等。關于肝臟如何運作以及在許多肝臟相關疾病中出了什么問題，還有很多需要了解，而準確的干細胞衍生模型將有助于這項研究。肝細胞也是治療終末期肝病所必需的，如果研究人員能夠大量生產(chǎn)干細胞衍生的肝細胞，這些肝細胞可以在成人肝臟中安全發(fā)揮作用，這將有助于滿足對肝細胞輸血的需求。
在這項研究中，Jaenisch 和 Ma 在兩種設置中從干細胞培養(yǎng)肝細胞：典型的 2D 培養(yǎng)物，其中細胞在培養(yǎng)皿中生長，以及 3D 球體，其中允許在正常培養(yǎng)物中開始的細胞長成三維的細胞球。球體可以設計成模仿細胞自然環(huán)境的某些方面，這是二維培養(yǎng)所無法做到的。在每種情況下，研究人員都將細胞暴露在經(jīng)過精心定時的混合信號中，以促使它們發(fā)育成肝細胞。然后，研究人員分析了來自 2D 和 3D 培養(yǎng)物的細胞，并將它們與原代肝細胞或身體細胞進行了比較，使用各種技術(shù)尋找與 DNA 和基因表達相關的差異。
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