理論上，多能干細(xì)胞可以分化成機(jī)體各種細(xì)胞類型，進(jìn)而形成身體的所有組織和器官。

多能干細(xì)胞是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行細(xì)胞替代治療以及組織/器官再生的基礎(chǔ)，對(duì)人類醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有重要意義。

2018年1月，基于多能干細(xì)胞的兩項(xiàng)科學(xué)成果，創(chuàng)造了再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新奇跡。經(jīng)過(guò)多年探索，如今科學(xué)家們終于可以培育出具有功能的人類肌肉和帶有毛囊的皮膚組織。

再生有功能的人類肌肉，科學(xué)家終于實(shí)現(xiàn)了

1月9日，杜克大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師在《Nature Communications》雜志發(fā)表了最新成果，他們利用多能干細(xì)胞成功培育出了具有功能的人骨骼肌，這也是全球的首次成功。

2015年，該研究團(tuán)隊(duì)曾培育出了具有功能的肌肉組織，但原材料來(lái)自肌肉活檢時(shí)提取的細(xì)胞。此次，他們利用非肌肉組織中的細(xì)胞培育出了具有功能的肌肉，為細(xì)胞療法、藥物研發(fā)等打開(kāi)了新大門。

該研究的起點(diǎn)為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。這些細(xì)胞取自成人非肌肉組織，如皮膚或血液，并通過(guò)重編程回到了原始狀態(tài)。隨后，科研人員將這些多能干細(xì)胞放置于富含Pax7分子的環(huán)境中培養(yǎng)，使其發(fā)育成為肌肉組織。

利用多能干細(xì)胞，科研人員可以培育大量的肌源性祖細(xì)胞。這些祖細(xì)胞類似于成人肌肉干細(xì)胞（也被稱為衛(wèi)星細(xì)胞），能夠發(fā)育成整個(gè)肌肉組織。在該研究中，科研人員培育出了對(duì)刺激有反應(yīng)的肌纖維，就像天然肌肉組織一樣。此外，他們所采用的獨(dú)特細(xì)胞培養(yǎng)條件和3D基質(zhì)，使細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育速度比常規(guī)方法要快很多。

當(dāng)植入成年小鼠體內(nèi)，干細(xì)胞衍生的肌肉組織不僅能存活下來(lái)，還能融入動(dòng)物的原生組織中。雖然培育出的肌組織含有更多的“衛(wèi)星細(xì)胞”，這對(duì)損傷修復(fù)十分有利，但這種肌肉組織不如天然肌肉那么健碩。

該研究成果將有助于罕見(jiàn)病模型的構(gòu)建以及肌肉損傷治療方案的開(kāi)發(fā)，科研人員希望能夠利用干細(xì)胞衍生的組織進(jìn)行再生治療，或與基因療法相結(jié)合治療人類疾病。未來(lái)仍需開(kāi)展更深入的研究。

科學(xué)家首次用干細(xì)胞培育出帶毛囊的皮膚組織

經(jīng)過(guò)多年嘗試，科學(xué)家終于成功利用多能干細(xì)胞培育出功能性人類肌肉，這是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新突破。1月2日，《Cell Reports》雜志報(bào)道了另一項(xiàng)突破性成果——科學(xué)家首次用小鼠干細(xì)胞培育出帶有毛囊的皮膚組織，為理解毛發(fā)生長(zhǎng)、皮膚癌成因和新藥研發(fā)提供了新可能。

在過(guò)去，盡管科學(xué)家們嘗試了多種方法來(lái)培育皮膚組織，但并未取得理想的結(jié)果。此次，利用小鼠多能干細(xì)胞，科學(xué)家培育出了包含表皮和真皮兩層結(jié)構(gòu)的皮膚類器官。當(dāng)植入小鼠體內(nèi)時(shí)，這種皮膚類器官能夠形成毛囊。這些皮膚類器官看起來(lái)就像漂在培養(yǎng)基上的小棉絮球，毛囊從小球的各個(gè)方向長(zhǎng)出來(lái)，并且毛囊種類與小鼠皮膚自然生長(zhǎng)的毛囊相似。這是以往研究未曾出現(xiàn)過(guò)的結(jié)果，這項(xiàng)研究也創(chuàng)造了再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新奇跡。

科研人員認(rèn)為，小鼠皮膚培育技術(shù)有望為培育人類皮膚類器官提供基礎(chǔ)。下一步，他們準(zhǔn)備接受另一個(gè)挑戰(zhàn)——如何突破毛發(fā)脫落和再生的限制。他們發(fā)現(xiàn)，只有兩層皮膚細(xì)胞以特定的方式聚集在一起，才能長(zhǎng)出毛發(fā)。如果毛發(fā)能在培養(yǎng)基環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)，那么將對(duì)新藥研發(fā)帶來(lái)重要意義。

展望

科學(xué)的腳步永無(wú)止境，干細(xì)胞帶來(lái)的奇跡也不再罕見(jiàn)。干細(xì)胞科技的進(jìn)步，不僅破解了多個(gè)再生醫(yī)學(xué)難題，還為一些罕見(jiàn)病帶來(lái)了治療的新希望。目前，科學(xué)家、企業(yè)家以及政府等都在大力支持和推進(jìn)干細(xì)胞科技的發(fā)展。未來(lái)，干細(xì)胞將給人類健康帶來(lái)更多的奇跡！

參考文獻(xiàn)：

Engineering human pluripotent stem cells into a functional skeletal muscle tissue

Hair Follicle Development in Mouse Pluripotent Stem Cell-Derived Skin Organoids