Cell子刊：让胚胎干细胞再退一步

　　

生物通报道：胚胎干细胞能够生成所有类型的成体细胞，包括肌肉细胞、血细胞和脑细胞等等。但在胚胎干细胞形成之时，它们就已经丧失了生成胚外组织（extra-embryonic tissue）的能力，例如胎盘和卵黄囊。这些胚外组织形成于发育的极早期，紧接在受精完成之后，是胚胎生长并植入子宫所必需的组织。

现在，哥本哈根大学的科学家们，成功使胚胎干细胞倒退回发育的极早期，让这些细胞重新获得了生成胎盘细胞的能力，文章于六月六日发表在Cell Reports杂志上。这一重要成果有望为，可能引起流产的胎盘相关疾病带来新的启示。

在哺乳动物胚胎发育的极早期，卵裂球可以生成所有类型的细胞，之后它们会丧失形成胚外组织的能力，只生成胚胎细胞。在这一阶段细胞从全能性转变为多能性，形成于这个时期的胚胎干细胞只保留了多能性。

哥本哈根大学的科学家团队，在特殊条件下培养小鼠的胚胎干细胞，发现细胞回到了胚胎发育的极早期，具有形成任何类型细胞的潜力，包括胎盘细胞和卵黄囊细胞。

“研究显示，这些细胞不仅能够形成成体细胞，还可以形成胎盘细胞。在此基础上，我们可以获得胎盘、卵黄囊和胚胎的前体细胞，”哥本哈根大学的Josh Brickman教授说。“这使我们非常兴奋。”

Brickman及其同事在含有LIF蛋白的溶液中培养胚胎干细胞。此前研究人员知道，这种蛋白可以为胚胎干细胞提供支持，并且能够帮助胚胎植入子宫。而这项研究显示，LIF的实际功能是，将细胞维持在发育的极早期，使其保留全能性。

“我们的研究完全展示了LIF蛋白的功能，在存在这种蛋白的条件下，细胞既能生成胚胎细胞又能生成胎盘细胞。正因如此，在胚胎植入子宫的过程中LIF蛋白才那么重要，”Josh Brickman说。

文章的第一作者Sophie Morgani补充道：“这一发现可以帮助人们加深对胚胎干细胞本质的理解。在此基础上，人们可以从整体上研究生物的发育，而不是只关注胚胎那一部分。此外，这项研究还有助于推动我们对胚外发育受损的认识，胚外发育受损会导致流产。”

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Totipotent Embryonic Stem Cells Arise in Ground-State Culture Conditions

Embryonic stem cells (ESCs) are derived from mammalian embryos during the transition from totipotency, when individual blastomeres can make all lineages, to pluripotency, when they are competent to make only embryonic lineages. ESCs maintained with inhibitors of MEK and GSK3 (2i) are thought to represent an embryonically restricted ground state. However, we observed heterogeneous expression of the extraembryonic endoderm marker Hex in 2i-cultured embryos, suggesting that 2i blocked development prior to epiblast commitment. Similarly, 2i ESC cultures were heterogeneous and contained a Hex-positive fraction primed to differentiate into trophoblast and extraembryonic endoderm. Single Hex-positive ESCs coexpressed epiblast and extraembryonic genes and contributed to all lineages in chimeras. The cytokine LIF, necessary for ESC self-renewal, supported the expansion of this population but did not directly support Nanog-positive epiblast-like ESCs. Thus, 2i and LIF support a totipotent state comparable to early embryonic cells that coexpress embryonic and extraembryonic determinants.