研究人员在猪体内培养胚胎人源化肾脏28天
广州生物医药与健康研究院的研究人员成功创造了含有人和猪细胞组合的嵌合胚胎。当移植到猪母体内时，发育中的人源化肾脏在 28 天后具有正常的结构和肾小管形成。这是科学家第一次能够在另一个物种体内培育出坚固的人源化器官，尽管之前的研究已经使用类似的方法在猪身上培育出血液或骨骼肌等人体组织。该研究成果于 9 月 7 日发表在《细胞干细胞》杂志上。
研究人员将重点放在肾脏上，因为它们是最早发育的器官之一，也是人类医学中最常移植的器官。
中国科学院广州生物医药与健康研究院的资深作者梁学说：“在小鼠体内培育出大鼠器官，在大鼠体内培育出小鼠器官，但之前在猪体内培育人体器官的尝试并未成功。”和五邑大学。“我们的方法改善了人类细胞与受体组织的整合，使我们能够在猪身上培育人体器官。”
将人类干细胞整合到猪胚胎中一直是一个挑战，因为猪细胞在竞争中胜过人类细胞，而且猪和人类细胞有不同的生理需求。“我们一直在研究克服种间嵌合体效率极低的机制，”广州生物医药与健康研究院的资深作者潘广进说。“我们发现了几个关键因素，它们通过促进细胞竞争来促进种间嵌合体的形成。”
该团队的技术取决于三个关键组成部分：
首先，他们在猪胚胎内创造了一个生态位，这样人类细胞就不必与猪细胞竞争，通过使用 CRISPR 对单细胞猪胚胎进行基因改造，使其缺失肾脏发育所需的两个基因。
其次，研究人员对人类多能干细胞(有潜力发育成任何细胞类型的细胞)进行了改造，使它们更容易整合，并且不太可能通过暂时关闭细胞凋亡而自我毁灭。然后，他们通过在特殊培养基中培养这些细胞，将其转化为类似于早期人类胚胎细胞的“幼稚”细胞。
第三，在将发育中的胚胎植入母猪之前，研究人员在经过优化的条件下培养嵌合体，以便为人类和猪细胞提供独特的营养和信号，因为这些细胞通常有不同的需求。
研究人员总共将 1,820 个胚胎移植给 13 名母亲。25 或 28 天后，他们终止妊娠并提取胚胎以评估嵌合体是否已成功产生人源化肾脏。
研究人员收集了五个嵌合胚胎进行分析(两个在植入后 25 天，三个在植入后 28 天)，发现它们在发育阶段具有结构正常的肾脏，并且由 50-60% 的人类细胞组成。25-28天时，肾脏处于中肾阶段(肾脏发育的第二阶段);它们形成了小管和细胞芽，最终成为连接肾脏和膀胱的输尿管。
研究小组还研究了人类细胞是否在整个胚胎中对其他组织做出了贡献，这可能具有伦理意义，特别是如果在神经或种系组织中发现丰富的人类细胞并且猪足月的话。他们表明，人类细胞主要位于肾脏，而胚胎的其余部分则由猪细胞组成。
“我们发现，如果在猪胚胎中创造一个生态位，那么人类细胞就会自然地进入这些空间，”广州生物医药与健康研究院的资深作者戴震说。“我们在大脑和脊髓中只看到很少的人类神经细胞，在生殖嵴中没有看到人类细胞，这表明人类多能干细胞没有分化为生殖细胞。” 研究人员表示，通过敲除人类多能干细胞中的更多基因可以进一步预防这种情况，这可以在未来的研究中进行测试。
现在，他们已经优化了人猪嵌合体中人源化肾脏的生长条件，该团队希望让肾脏发育更长时间。他们还致力于在猪身上培育其他人体器官，包括心脏和胰腺。
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