或是諾獎級大突破,中國科學家發現再造個體生命可能

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▎清華藥學院丁勝團隊在《自然》上發表重磅研究,以重新編程的全能幹細胞有可能產生整個生物體。丁勝說,用非自然的方式創造生命起點,是生物學的一個「聖杯」,但可能面臨巨大倫理問題。

鈦媒體編輯丨林志佳

鈦媒體App 6月23日消息,清華大學藥學院丁勝教授及其團隊以哺乳動物小鼠為主要研究對象,經過6年多攻關,首次發現全新TAW雞尾酒藥物組合,能夠特異地誘導出一類具備轉變為完整有機體潛能的全能幹細胞(胚內和胚外分化潛力)。即該全能幹細胞可以在不需要生殖細胞的情況下創造生命。

這一突破性創新研究成果,於本周二(6月21日)發表在頂級學術期刊英國《自然》(Nature)雜誌上,標題為《採用小分子雞尾酒組合誘導小鼠全能幹細胞》(手稿版本)。

本論文通訊作者、清華藥學院首任院長丁勝表示,這一研究(它)為再次創造個體生命甚至加速不同物種的進化創造了可能,標誌著全新的生命創造研究領域開啟。

丁勝強調,這種以非自然方式創造生命起點的發現,是生物學領域的一個「聖杯」。而且,該研究通過在實驗室中保持誘導所產生細胞的全能性(胚內和胚外分化潛力),為後續研究提供一個穩定的系統來揭開生命創造的神秘面紗。

清華大學官網則表示:「在未來,不止像小說中孫悟空身上的毫毛,動物身上的血液、皮膚等任何一處體細胞,都能通過重新編程為多能幹細胞,進而『用藥』後成為能夠獨立形成生命的全能幹細胞。」

中科院醫學信息所引述丁勝的話稱,這篇論文邁出了探索生命起源的重要一步,為後續研究開闢了巨大的機遇。

B站up主@孢菌評論稱,該研究屬於諾貝級別論文。這對於克隆,胚胎學,幹細胞治療等領域具有重大意義。「也就是說,克隆不再需要卵子了,教科書也需要改寫,動物細胞也具有了全能性,而不單單是細胞核.這是以一種人工的方式創造了生命。」

一個顛覆性構想:再創個體生命創造的可能

實際上,生命的起點是一個細胞。無論是血液、大腦、和肝臟細胞,都可以追溯回這個單細胞胚胎或受精卵。

在自然界中,精子和卵子融合在一起會產生受精卵,而受精卵會分裂形成新細胞,新細胞繼續分裂並逐漸特化,即產生組織器官的特異性和功能,這一過程不可逆轉。

一旦單細胞胚胎分裂並達到二細胞胚胎階段,細胞將很快失去產生生命個體,以及分化形成所有胚內和胚外細胞類型的能力。

隨著時代的不斷發展,科技的不斷進步,從克隆技術到再生醫學,如何找到除自然胚胎孕育之外的其他途徑來創造或復原生命,一直是生命科學領域追求的一個目標。它吸引著代代科學家投入其中,相關的重大成果更是歷次獲得諾Bell獎的青睞。

此前的研究多集中在將體細胞或非生殖系細胞轉變為多能細胞。

2012年,諾Bell生理學或醫學獎聯合授予英國科學家約翰·Gordon(John B. Gurdon)和日本科學家山中伸彌(Shinya Yamanaka),以表彰他們「發現成熟細胞可被重編程變為多能性」。

而這次丁勝團隊的研究,是基於上述成果,從更成熟的細胞,而不是利用生殖細胞(精子和卵子)獲取生命最早的起始細胞中獲得創新替代。

論文顯示,丁勝團隊選擇並篩選了數千個小分子組合,最終發現並確定了三種小分子的組合,可以將小鼠多能幹細胞誘導成具有全能特性的細胞——全新TAW雞尾酒藥物組合,能夠特異地誘導出一類具備轉變為完整有機體潛能的全能幹細胞,並在小鼠中進行了實驗。

簡單來說,在這項研究中,科研團隊是將多能小鼠幹細胞,轉化為全能幹細胞(受精後第一次和第二次分裂中形成的胚胎細胞)。

隨後,研究團隊詳細核實確認了TAW誘導後的細胞,包括它們的全能性和非多能性。這些細胞在所有的轉錄組、表觀組和代謝組水平上都通過了嚴格的分子測試標準。為了進一步證明TAW細胞具有真正的全能性,研究團隊在體外測試了它們的分化潛力,並將其注射到小鼠早期胚胎中以觀察其體內的分化潛力。

從mESC 到 ciTotiSC 的化學定向誘導(OCT4綠色熒游標記的是多能幹細胞,MERVL紅色熒游標記的是全能幹細胞)

他們發現,這些細胞不僅在培養皿中表現出具備真正的全能幹細胞的特點,而且在體內還分化成胚內和胚外譜系。它們具備發育成胎兒和周圍卵黃囊和胎盤的潛力,而多能細胞只能發育成胎兒。

此外,研究人員在特殊培養條件下培養由TAW雞尾酒藥物組合誘導的全能幹細胞時,新生細胞也顯示出類似的全能特性。這一觀察結果表明,TAW誘導的細胞在實驗室環境中可以保持全能性,從而建立一個穩定的系統。

「特定的細胞必須在特定的時間和位置出現,生命才會形成,」丁勝表示,「沒有合適的工具就無法深入研究這一問題。從這個角度來說,這一研究發現邁出了探索生命起源的重要一步,並為該領域後續的研究奠定了堅實的基礎並開拓了巨大的機遇。」

丁勝團隊研究成果主要參與者合影(來源:清華大學官網)

據悉,本論文通訊作者丁勝,現任清華大學藥學院首任院長、拜耳特聘教授,並擔任全球健康藥物研發中心(GHDDI)主任。他於1999年在加州理工學院獲得化學學士學位,並在斯克里普斯研究所獲得化學博士學位,擔任該研究所化學系任職助理教授、副教授,及曾任職於格拉德斯通研究所等。此外,論文第一作者為丁勝課題組胡妍妍、楊媛媛、譚彭丞,共同通訊作者是劉康助理研究員、馬天驊副研究員。

該研究或將存在倫理爭議

丁勝表示,該研究以非自然方式創造生命起點的發現,是生物學領域的一個「聖杯」。

然而,值得注意的是,丁勝還指出,這一發現帶來的「許多可能性」科學話題將會引起爭議,尤其是社會道德與倫理性的討論。

「畢竟,在過去的十 年裡,科學界沒有看到對人類胚胎研究的任何較寬鬆的限制。」丁勝指出,去年開始,人們已認真考慮將人類胚胎在培養皿中的保存時間從最初的14天進行延長。而本論文研究過程嚴格遵循科學倫理框架。

丁勝強調,作為科學家,他們的主要工作是專注於推動科學發現,並為未來的研究者奠定科學基礎,後者將擁有社會倫理層面決策的知識與工具。

「科學極限的突破或可推動公共政策的改革,合理調整科學研究與社會倫理的平衡,讓科學能有更多探索的空間,為人類的發展拓寬邊界。」丁勝說。

(本文先發鈦媒體App,作者|林志佳)

原標題:《或是諾獎級大突破,中國科學家發現再造個體生命可能丨鈦媒體科普》

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