PNAS：再生醫學重大進展

　　多國科學家聯手取得了再生醫學領域的重要進展，他們首次描述了機體防止心臟和顱面肌出生缺陷的遺傳學調控，文章于十月二十九日提前發表在PNAS雜志的網站上。這類疾病中有的相當普遍，例如平均一百個人中就有一個患有先天性心臟缺陷。這項基礎研究為治療這類疾病提供了路線圖，使人們有望利用源自患者自身的干細胞來進行修復和治療。

　　“現在，再生醫學與發育生物學的許多進展都有望進入臨床，因為我們不再需要人類胚胎來獲取干細胞了，”文章共同作者，俄勒岡州立大學藥學院副教授Chrissa Kioussi說。

　　從理論上說，人們現在能夠用患者自身的干細胞分化為任何類型的細胞。不過關鍵是要了解確切的調控機制，能夠控制細胞如何分化，例如特異性的分化為心臟左心室細胞。

　　“一旦我們足夠了解這些遺傳學調控，就不僅能夠將皮膚細胞誘導成為干細胞，也能夠將干細胞分化成為患者所需的細胞類型，”Kioussi說。“而最終將利用患者自身細胞生成替代性的器官。”

　　探尋脊椎動物器官形成的發育機制，能幫助人們進一步了解出生缺陷。在胚胎發育過程中，部分心臟和顱面肌來自于PM(pharyngeal mesoderm)，如果這一發育過程出現故障就會引發多種疾病甚至死亡，例如腭裂、面部畸形和心臟瓣膜缺陷等。

　　研究人員鑒定了控制心臟和顱面肌形成的四種特異性的“轉錄因子”基因，揭示了PM中表達的一組轉錄因子分級調控網絡，這一網絡控制著心臟和顱面的器官發生。干擾這一調控網絡，就會使小鼠發生心臟和顱面肌缺陷。

　　“人類基因組中約有20000個基因，但只有2000個基因是轉錄因子，”Kioussi說。“這些轉錄因子控制著基因的啟動，由它們決定在特定細胞類型中哪些基因表達而哪些基因不表達。”

　　科學家們早已發現這些轉錄因子并非獨自決定哺乳動物發育過程中的細胞類型，它們三三兩兩結成穩定的組合來共同起作用。基于轉錄因子的組合，機體內的絕大多數細胞在一個月內就確定了自己的細胞類型。如果人們能夠了解這些轉錄因子組合產生的機制，就能夠對干細胞進行相應的人工處理，將其轉化為所需的細胞類型。

　　哺乳動物胚胎發育是一系列的細胞從“臨時”狀態轉化為成熟細胞類型的過程。受精卵從本質上來說也是一種具有分化為任何細胞類型能力的干細胞。在發育過程的中間階段，這些“臨時”細胞的分化受到越來越多的限制，直到它們最終成為成熟的細胞類型。

　　“在再生醫學中，我們很關心這些細胞分化的步驟，”Kioussi說。“如果能夠了解全部不步驟，我們就能夠找出問題所在并將其解決。這樣的工作已經在一些疾病研究中進行，而我們這項工作將幫助人們更好的修復心臟和顱面缺損。”

　　這是一個復雜但相當可行的工程，人體中有一百萬億的細胞，而成熟細胞類型只有約100種。作者認為了解這些細胞類型的遺傳學特異性是絕對可行的，這方面的研究將有望給許多疾病的治療帶來一場革命。