12月2日，由德克薩斯大學西南醫(yī)學中心(UT Southwestern Medical Center)及深圳華大生命科學研究院組成的科學家團隊在《細胞-干細胞》（Cell Stem Cell）雜志（IF：20.86）上聯(lián)合發(fā)表題為“Derivation of Intermediate Pluripotent Stem Cells Amenable to Primordial Germ Cell Specification”的研究文章，首次在多個物種中建立了具有“Formative”特征的穩(wěn)定干細胞系。

Cell Stem Cell?官網截圖

在近二十年的研究中，科學家們發(fā)現(xiàn)多能干細胞（Pluripotent Stem Cells, PSCs）可被劃分為Na?ve和Primed兩種狀態(tài)，分別代表了體內胚胎著床前、后的兩種狀態(tài)。2017年，Austin Smith教授首次提出，介于Na?ve和Primed之間可能存在著一種新的狀態(tài)，處于該狀態(tài)的細胞應和處于早期著床時期的胚胎類似，具備以下特性：既可嵌合到胚胎ICM，并可在體外進行原始生殖細胞（Primordial Germ Cell，PGC）誘導^[1]。而該狀態(tài)被命名為Formative態(tài)。但是自從該中間狀態(tài)被提出以來，科學界還沒有一種穩(wěn)定的細胞系具備Formative的主要特性。

在本次發(fā)表的文章中，通過同時激活 FGF/Erk， TGF-β/Smad， WNT/β-Catenin三條信號通路，科學家團隊首次建立了具有“Formative”特征的穩(wěn)定細胞系，通過實驗和多組學數(shù)據(jù)證實該細胞系的確是一種介于Na?ve和Primed之間的細胞狀態(tài)，分別同時具備Na?ve 和Primed的一些特征，可直接由na?ve轉化而來，并且可以直接過渡到Primed狀態(tài)而去。值得注意的是該細胞系可以高效地嵌合，且能夠直接響應BMP4信號的作用，轉化為原始生殖細胞。根據(jù)其特性，科學家們將這種細胞命名為XPSCs 【chimera (Χ?μαιρα in Greek) and PGC dual-competent pluripotent Stem Cells】。

XPSCs細胞的特征和其依賴的信號通路

此外，進一步研究顯示，使用完全相同的誘導培養(yǎng)條件可同時得到其他物種的XPSCs細胞系，該團隊已從成體細胞中通過重編程技術得到了人及馬的Formative-like誘導多能性干細胞系（iPSCs），并且從馬及小鼠的胚胎中，分離出了馬和小鼠的Formative-like胚胎干細胞系（ESCs）。其中，馬的細胞系為世界首次分離誘導的馬胚胎干細胞及誘導多能干細胞，并且產生了世界首例馬鼠異種嵌合早期胚胎，證明馬的XPSCs細胞系具有高效的種間嵌合效率。

馬干細胞（綠色熒光）在發(fā)育第9.5天形成的嵌合胚胎（右）和野生型胚胎（左）

該文章由德克薩斯大學西南醫(yī)學中心分子生物學系助理教授吳軍博士團隊與深圳華大生命科學研究院顧穎博士團隊共同完成，德克薩斯大學西南醫(yī)學中心的于樂謙博士、魏育蕾博士，以及深圳華大生命科學研究院的孫海汐博士為該文章的共同第一作者。

顧穎博士表示：“秉承“Omics for All”的理念，多組學大數(shù)據(jù)為傳統(tǒng)實驗科學提供了新的論證方法和研究思路，本研究結合實驗數(shù)據(jù)和生物信息學分析，通過多組學大數(shù)據(jù)比較，不僅論證了XPSCs的Formative特征，也為后續(xù)解析Formative特征基因的轉錄調控機制提供了重要的研究價值。”

于樂謙博士稱：“使用完全相同的培養(yǎng)條件能夠獲得三種不同物種的干細胞是令人興奮的，這代表著這種中間狀態(tài)也許在物種之間更加的保守，意味著也許在不遠的將來，我們能夠獲得干細胞來自于各種不同的物種，這將使我們能夠從細胞及分子水平更好的了解物種間進化的差異?！?/em>