F类 或者说在过去三年里,荷兰Hubrecht研究所的研究人员一直在刻苦地对在小鼠心脏中发现的所有增殖细胞进行分类和绘图,以寻找心脏干细胞。 理论上,这种难以捉摸的细胞应该能够修复受损的心肌,因此找到它们的风险很高。 事实上,几十年来,这项涉及多个实验室的研究一直备受争议,最近 要求撤回30多篇论文 伪造数据。 然而,本周,《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)计划公布Hubrecht团队的工作结果: 没有心脏干细胞的证据 完全没有。
这一结论证实了该领域一些人长期以来的怀疑,也触及了一个更深层次的问题的核心——干细胞意味着什么。 随着更先进的技术揭示了细胞群体的可塑性和异质性,一些研究人员已经从将“干细胞”视为细胞类别的定义特征转变为将其视为多种类型细胞可以执行或促成的功能。
Lucy Reading-Ikkanda/Quanta杂志 干细胞于20世纪50年代和60年代首次在骨髓中被鉴定和表征,目的是了解和治疗二战后辐射暴露的后果。 这些造血干细胞非常罕见,分裂缓慢,能够自我更新并分化为血液中任何更特殊的细胞类型。 他们维持了人体的血细胞库,并帮助其对损伤作出反应。 当他们受到辐射时,他们就会死亡,身体也无法替代他们——但骨髓移植(用于保存干细胞)使系统能够再生。
由于其他组织中的干细胞与愈合和恢复相关,因此成为研究人员和医生们梦寐以求的奖项,他们正在寻找治疗各种疾病的方法。
本质上,肝脏中的每一个细胞都有可能表现得像干细胞一样。
然后故事变得更复杂了。 在全身其他成人组织中发现了干细胞:皮肤、毛囊、肠道和 几个月前,在骨头里 它们也可以自我更新,产生组织的各种细胞谱系。 但除此之外,它们看起来与血干细胞大不相同。 它们表达不同的基因,表现出不同的蛋白质和表面标记,并以不同的方式和速率分裂。
在20世纪90年代,科学家分离出了胚胎干细胞,这种细胞比成人组织中的细胞更强大,能够在体内形成任何类型的细胞。 大约在同一时间,科学家开始研究癌症干细胞在肿瘤生长中可能发挥的作用。 2006年,研究人员成功地将分化的结缔组织细胞转化为具有胚胎干细胞多功能性的诱导多能干细胞(iPSCs)。 这一结果表明,茎干是可以诱导的。
然而,根据分子遗传学家的说法,这些发现隐约可见 汉斯·克利夫斯 他是PNAS心脏干细胞新论文的作者,他认为全身的干细胞与骨髓中的干细胞一样是“一种珍贵、坚韧、神奇的实体”。 他说,事实上,从血液干细胞中获得的第一批见解改变了科学家对其他组织中干细胞的看法,有时这种看法受到了极大的限制。
组织修复的多种途径
克利夫斯说,经常被忽视的一点是,“许多组织可以用非常巧妙的方式进行自我修复。”。 “没有固定的策略。”在血液中,少量干细胞是唯一的再生手段,但在固体组织中,情况并非总是如此。 干细胞本身是不同的:例如,它们往往分裂得更快,因为它们具有独特的分子结构,所以必须通过特定的方法进行鉴定。 对组织特异性标记物的依赖(并不总是严格的)是围绕心脏干细胞是否存在以及为什么确定其他类型的干细胞仍然如此困难而争论不休的原因之一。
此外,当固体组织中的干细胞被破坏时,这些组织中的更特殊的细胞通常可以恢复成茎状状态 代表他们接管维修职能 因此,细胞的可塑性比以前认为的要大得多,固定特性更少。 “越来越多的证据表明,我们的身体对损伤的反应与我们认为的典型干细胞群体无关,”他说 乔纳森·霍加特 他是哈佛医学院和马萨诸塞州总医院的血液学家和干细胞研究人员。
这在包括肾、肺、胃和肠在内的许多器官中都有表现。 也许最令人惊讶的是,一些组织(心脏以外)似乎没有干细胞群。 成人肝脏是有效器官再生的缩影,没有干细胞; 相反,它的分化细胞在需要时可以像干细胞一样发挥作用。 克利夫斯说:“本质上,肝脏中的每一个细胞都有可能像干细胞一样发挥作用。”
因此,他说:“与识别单个干细胞相比,了解特定组织如何发挥其干细胞功能更为有用。”。 各种细胞都有助于维持组织构成干细胞的方式,而不是任何一种细胞类型或实体。 坚持“真正的”干细胞应该是什么的更教条的定义,而不是认为它们属于更模糊的光谱,阻碍了进展。
事实上,研究人员发现,即使是那些“真正的”干细胞,其效力和行为也各不相同。 霍加特说:“我们发现,在我们认为相当同质的人群中,存在着更多的异质性。”。
可疑干细胞,虚假治疗
由于越来越难区分干细胞和其他已经开始参与某些分化细胞命运的干细胞,因此可能有必要重新审视以前的研究。 帕梅拉·罗比 他是美国国立卫生研究院的生物学家,专注于骨骼系统,他认为新发现的骨骼干细胞实际上可能是祖细胞,而不是最近分化程度稍高的干细胞后代。 她认为,实际的骨骼干细胞更为罕见,仍需鉴定。 她说:“很容易欺骗自己,以为自己有一个真正的干细胞,但事实可能并非如此。”
这有时会引发争议,尤其是当涉及到所谓的间充质干细胞时,这是一种最早从骨髓中提取的多样性和多能性类别,尽管它们不产生血细胞。 目前,大多数研究人员根本不认为它们是干细胞(许多人已经不再这样称呼它们),但 混乱的历史 罗比说,关于他们是什么以及他们做了什么,这使得他们“成熟了,可以被剥削”。 未经批准的干细胞诊所利用其备受争议的地位,用无效、未经证实和潜在危险的疗法治疗数千人。 事实上,食品和药物管理局只允许少数干细胞治疗,使用经过认证的干细胞,而且这些治疗都涉及某种形式的骨髓或血细胞移植。
但对于遵守适当规定的科学家来说,对干细胞的更广泛定义可能对医学来说是一个好消息:这意味着再生治疗不需要只针对干细胞群体,而干细胞群体可能并不总是存在的。 相反,他们可以利用符合干细胞标准的分化程度更高的细胞。一些研究人员决定,在研发涉及活细胞的新药时,根本不考虑干细胞。 克利夫斯说:“这让生活更轻松。”。
展望未来,他补充道,“我们必须更加开放,更加接受原则上任何细胞都可以成为干细胞这一事实。”
Jordana Cepelewicz是 Quanta杂志。
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主要图片:Yurchanka Siarhei/Shutterstock
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