Welche Bedeutung hat die „Kultivierung menschlicher pluripotenter Stammzellen aus induzierten somatischen Zellen“ für den Menschen?

Kürzlich wurde in Nature die neueste Errungenschaft chinesischer Wissenschaftler veröffentlicht: „Kultivierung menschlicher pluripotenter Stammzellen durch Induktion somatischer Zellen“. Dies ist ein großer Durchbruch. Obwohl es vielleicht nicht so sensationell ist wie Shinya Yamanaka, gilt es als enormer Fortschritt in der Branche (natürlich gibt es noch einige Probleme zu lösen).

Hier ist eine Zusammenfassung dieser Forschung:

1. Durch diese Studie wurde der Zeitraum der Induktion pluripotenter Stammzellen um etwa drei Tage verlängert, wodurch die induzierten pluripotenten Stammzellen über ein höheres Differenzierungspotenzial verfügen.

2. Diese Studie kombiniert auf innovative Weise die Einzelzellsequenzierungstechnologie, um Zellen mit starkem Differenzierungspotenzial zu finden, was neue Ideen für unsere Stammzellenforschung liefert.

3. Diese Studie weist noch einige Mängel auf und der Nobelpreis ist Unsinn.

Lassen Sie mich diesen langen Artikel aus fünf Blickwinkeln betrachten.

01. Stammzellen und Stammhaftigkeit

Ein Mensch beginnt mit einer befruchteten Eizelle und entwickelt sich schließlich zu einem vollständigen Individuum.

Dieser Prozess ist im traditionellen physiologischen Sinne irreversibel.

Dieser Prozess geht auch mit Zellproliferation und -differenzierung einher. Ersteres ist der Prozess, bei dem aus einem viele werden, und Letzteres ist der Prozess, bei dem sich eine Zelle in verschiedene Zelltypen spezialisiert. Beispielsweise sind Nervenzellen und rote Blutkörperchen sehr unterschiedlich.

Damit geht nach heutigem Kenntnisstand eine allmähliche Abnahme der Stammzelleneigenschaften einher. Unter der sogenannten Stammhaftigkeit sind hier potentielle Bestände zu verstehen. Je stärker die Stammzelleneigenschaft, desto mehr Zelltypen können sich aus der Zelle differenzieren.

Unter ihnen ist die befruchtete Eizelle die stärkste und kann sich direkt zu einem Individuum entwickeln, was natürlich bedeutet, dass sie sich zu allen Arten von Zellen entwickeln kann. Hämatopoietische Stammzellen können jedoch nur Blutzellen produzieren und sich nicht zu Nervenzellen entwickeln.

Genauso wie manche Laien glauben, dass Nabelschnurblut allmächtig sei, ist das Unsinn.

Die Frage ist also, wie man Stammzellen von Erwachsenen gewinnt.

02. Wie gewinnt man menschliche Stammzellen? ——Der Ursprung induzierter pluripotenter Stammzellen

Wie oben erwähnt, verringert sich mit der Entwicklung die Anzahl der Stammzellen und ihre Stammhaftigkeit wird schwächer. Wenn wir das Erwachsenenalter erreichen, sind grundsätzlich nicht mehr viele Stammzellen vorhanden. Darüber hinaus sind diese Stammzellen grundsätzlich nicht stammzellengenügsam und können sich nur in bestimmte Zellen (wie etwa hämatopoetische Stammzellen) differenzieren. Andere Organe verfügen möglicherweise nicht einmal über Stammzellen. So stellte sich beispielsweise später heraus, dass die berühmten Myokardstammzellen gefälscht waren.

Aber für die Medizinbiologen sind Stammzellen wirklich wichtig. Kurzfristig dient es der wissenschaftlichen Forschung und langfristig dem Wohl der Menschheit. Denken Sie nur einmal darüber nach: Mit Stammzellen können Sie jedes gewünschte Organ bekommen, und Sie müssen sich überhaupt keine Sorgen über eine Abstoßung machen, denn es ist Ihr eigenes Fleisch.

Daher ist die Frage, wie menschliche Stammzellen gewonnen werden können, zu einer dringenden Frage geworden. Wie bekommt man es?

1. Die Beschaffung in den frühen Stadien der menschlichen Entwicklung ist illegal und kann sogar Mord gleichkommen, daher ist es nicht durchführbar.

2. Wir erstellen eine neue Person dafür - Klon,

Dieser Prozess ist jedoch gleichbedeutend damit, die Menschheit noch einmal von vorne zu beginnen. Dies ist nicht nur ethisch nicht vertretbar, sondern das Klonen von Menschen war bisher auch tatsächlich nicht erfolgreich, was vielleicht etwas unerwartet ist. Denn in Science-Fiction-Filmen oder der Volksliteratur waren Klone lange Zeit nur bösen oder wohlhabenden Menschen vorbehalten. Tatsächlich ist das Klonen von Menschen jedoch sehr schwierig. Erst 2018 gelang es uns, Affen zu klonen, geschweige denn Menschen.

3. Gibt es andere Möglichkeiten, die Zellen umzukehren und sie in Stammzellen umzuwandeln?

Dies ist, was der berühmte Shinya Yamanaka getan hat.

Tatsächlich wurde auch Shinya Yamanaka gezwungen.

Als er an Mäusen arbeitete, fielen Stammzellen in großen Mengen an. Schließlich gab es so viele Mäuse, wie man sich nur wünschen konnte. Doch als er begann, an Menschen zu arbeiten, stellte er fest, dass er keine menschlichen Stammzellen finden konnte. Schließlich sind menschliche Stammzellen wertvoller als Gold.

Es gab keinen anderen Weg, Shinya Yamanaka konnte das Problem nur selbst lösen. Schließlich kam er auf die Idee, einige für menschliche Zellen einzigartige Komponenten zu verwenden, um die Zellen umzukehren.

Das ist der berühmte Bergfaktor. Tatsächlich ist der Vorgang ziemlich langweilig, es sind lediglich wiederholte Versuche nötig. Mehr Wasser zu den Nudeln geben, mehr Wasser zu den Nudeln geben und schließlich sind nach mehrmaligem Versuchen insgesamt 4 Faktoren machbar.

Dazu gehören der Krebsfaktor c-myc, der Transkriptionsfaktor KLF4 und so weiter.

Diese Entdeckung war bahnbrechend und führte dazu, dass Shinya Yamanaka wenige Jahre nach seiner Erfindung den Nobelpreis erhielt und beinahe den Rekord für den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin brach. Schließlich ist der Verifizierungszyklus dieser Auszeichnung sehr lang.

03. Probleme mit induzierten pluripotenten Stammzellen

Es scheint, als wäre alles perfekt und die Menschen können nicht anders, als wieder zu fantasieren. Doch es gibt weiterhin Probleme in der Branche.

1. Diese Faktoren sind riskant

Yamanaka-Faktoren enthalten sowohl Krebsfaktoren als auch virale Faktoren. Um es ganz klar zu sagen: Dieses Ding kann nur für wissenschaftliche Forschung verwendet werden, nicht für die Praxis.

Denn wenn diese Faktoren in den menschlichen Körper gelangen, können sie leicht Krebs verursachen, von viralen Faktoren ganz zu schweigen. Daher blieb Shinya Yamanakas Forschung stets im Stadium der wissenschaftlichen Forschung.

Einige Leute haben sich gefragt, ob es einen einfacheren Weg gibt, dies zu tun. Eine japanische Wissenschaftlerin ließ ihrer Fantasie freien Lauf und entwickelte eine neue Induktionsmethode, die darin besteht, die Zellen beispielsweise durch den Verzehr von säurehaltigen Nahrungsmitteln zu stimulieren. Schließlich gibt es saure Jungs und scharfe Mädchen.

Sie gab ihm auch einen guten Namen: „Stimulus-triggered acquisition of pluripotency“ (STAP). Die ganze Welt war damals erstaunt. Niemand hätte erwartet, dass die anspruchsvolle Biowissenschaft so schwierig sein könnte.

Letztendlich wurde jedoch bestätigt, dass es sich bei TM um einen Betrug handelte. Ihr Mentor beging daraufhin Selbstmord und sie wurde eingeladen, einen Film zu drehen. Sie war Obokata Haruko.

Bei anderen läuft der Verbesserungsprozess zwar noch, sie gehen dabei aber deutlich vorsichtiger vor, beispielsweise beim Anpassen von Faktoren etc. Es handelt sich jedenfalls nur um Tüfteln.

2. Diese Stammzelle ist nicht sehr gut

Trotz allem Lob für induzierte pluripotente Stammzellen gibt es tatsächlich einige Probleme mit diesen Zellen.

Das heißt: nicht genug Trockenheit.

Die von Shinya Yamanaka induzierten pluripotenten Stammzellen entsprechen dem Zustand einer befruchteten Eizelle nach 5-6 Tagen Entwicklung. Im Gegensatz zu totipotenten Stammzellen ist ihr Entwicklungspotenzial relativ begrenzt.

Zu diesem Zeitpunkt haben sich die Zellen tatsächlich bereits zu einem beträchtlichen Grad differenziert.

Um Ihnen eine anschauliche Demonstration zu geben: Aus IPSC kann sich kein Individuum entwickeln und im Körper kann keine Plazenta wachsen.

Die Wissenschaftler fragten sich also, ob es eine Möglichkeit gibt, induzierte pluripotente Stammzellen noch ein wenig weiter zu bewegen.

Dies ist das Nature-Ergebnis unserer chinesischen Wissenschaftler dieses Mal.

04. Stammzellen mit verstärkter induzierter pluripotenter Stammzellen

Der Nature-Artikel stammt von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Shenzhen BGI Life Sciences und anderen Institutionen.

Vereinfacht kann man es so verstehen: Die Stammzellreife induzierter pluripotenter Stammzellen wird um drei Tage nach vorne verschoben. Die diesmal induzierten pluripotenten Stammzellen entsprechen den embryonalen Zellen einer befruchteten menschlichen Eizelle am dritten Tag der Entwicklung, also 2-3 Tage früher als die durch den vorherigen Nobelpreis induzierten Stammzellen!

Unterschätzen Sie diese wenigen kurzen Tage nicht. Während der Entwicklungsphase der befruchteten Eizelle wird die Zeit in Stunden berechnet. Ein Unterschied von wenigen Stunden kann einen großen Unterschied in der Qualität der Schwangerschaft ausmachen.

Grundsätzlich kann es sich in die meisten Organe ausbreiten.

Denn umgekehrt stehen bei einer künstlichen Befruchtung 8 Zellen zur Verfügung.

Der Grund, warum wir die Stammzellenentwicklung dieses Mal vorantreiben können, liegt eigentlich an der Einzelzelltechnologie. Was ist Einzelzellsequenzierungstechnologie? Es ist ziemlich kompliziert, aber im Allgemeinen kann man es als eine feinere Zerlegung von Zellen verstehen.

So glaubt man beispielsweise allgemein, dass der Mensch nur über Dutzende von Zelltypen verfügt. Tatsächlich hat die Forschung jedoch ergeben, dass es bis zu Tausende geben kann. Beispielsweise gibt es selbst in einem einzigen Herzen Dutzende von Zelltypen, und dies ist die neue Klassifizierungsmethode.

Die Einteilung erfolgt nicht nach dem Aussehen, sondern nach der Genexpression. Allerdings ist diese Technologie noch relativ teuer, sodass BGI sie sich leisten kann, ich jedoch nicht. Ich habe gestern auch eine Empfehlung von einem Biounternehmen bekommen.

Dieses Mal verwendeten sie die DNBelab C4-Plattform und nutzten dann die DNBSEQ-Sequenzierungstechnologie zum Sortieren der Zellen, sodass sie einige Zellen mit höherer Stammzellzahl herausfiltern konnten.

Der konkrete Ablauf ist wie folgt

Induzieren Sie zuerst die Zellen und starten Sie dann die Einzelzellsequenzierung.

Dies ist die Chromatinkarte der ausgewählten Zellen (sie ist so schön, ich habe angefangen, sie zu lernen)

Dies ist das Transkriptomprofil von 4CL-naiven PSC und 8CLC

Sie müssen verwirrt sein, oder? Diese Bilder sind für Profis. Alles, was Sie wissen müssen, ist: Wir haben eine Zelle gefunden, deren Potenzial einem drei Tage alten befruchteten Ei entspricht.

05. Gibt es ein Problem?

Denken Sie natürlich immer an diesen Satz: Es gibt keine perfekte wissenschaftliche Forschung auf dieser Welt.

Auch diese Studie weist einige Probleme auf.

1. Trockenheitsproblem

Die aktuellen Spekulationen über die Trockenheit dieses Artikels sind zu idealistisch. Tatsächlich gibt es derzeit nicht genügend Beweise, die seine Trockenheit belegen.

Mit anderen Worten: Viele Menschen denken, dass die diesmal entdeckten Stammzellen erstaunlich sind, aber tatsächlich sind dies nur Schlussfolgerungen und der Artikel liefert keinerlei Beweise. Also, es ist schade.

Wenn wir in Zukunft weitere Beweise finden, könnte dies natürlich möglich sein.

2. Dieser Artikel bedarf weiterer Überprüfung

Die diesmal verwendeten Bedingungen unterscheiden sich von denen in zuvor veröffentlichten Arbeiten, sodass ein Vergleich mit früheren Studien nicht möglich ist. Dies ist auch die Meinung des Gutachters, daher sind weitere Untersuchungen erforderlich, um dies zu bestätigen.

3. Das grundlegende Problem der induzierten pluripotenten Stammzellen ist nicht gelöst

Dieser Artikel geht nicht auf die erwähnten natürlichen Defekte induzierter pluripotenter Stammzellen ein und hat daher keinen Anwendungswert. Es kann jedoch eine entsprechende Grundlage für wissenschaftliche Forschung bieten.

Schauen wir also gespannt in die Zukunft.