再生醫學簡單途徑: 尿液生出牙齒 簡單方法: RNA培養iPS

作者 | 發布日期 2013 年 08 月 04 日 10:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技
teeth

如果牙齒報銷了,你會願意用從你自己的尿液中培養出的牙齒嗎?方法簡單,但聽起來很髒喔?不過科學家覺得的「髒」跟你想的不一樣。如果實在很難接受,還有另外一種簡單的方法可以培養出再生器官需要的iPS細胞,這個方法與眾不同之處在於,僅僅複製RNA即可。



tooth structure
(Photo Credit: 台灣牙科聯合系統)

尿液中培養iPS再分化成各種牙齒組織

從尿液中培養出「誘導式多能性幹細胞」(iPS)並不是新聞,以前的研究就已經有過成功的例子,不過接下來的後續研究,直到最近才有一項有趣的進展。中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院研究員裴端卿的研究團隊,利用尿液中培養出的iPS細胞,誘導其產生了類似牙齒的組織,雖然在硬度上還比不上真正的牙齒,但是對於往後的相關研究與牙醫的植牙都有所啟發。這項研究成果發表在「細胞再生雜誌」(Cell Regeneration Journal)。

裴端卿的團隊發展出一套「嵌合式組織培養系統」,將人類尿液中培養出的iPS置入類似牙齒的微小結構裡。這套系統讓iPS細胞發展出上皮細胞,負責生出牙釉質,另外又混合小鼠胚胎裡的間葉細胞,負責生出牙本質、牙髓與牙骨質(位於牙根與旁邊軟組織之間)。他們把混合細胞的結構植入小鼠體內,三週後類似牙齒的組織開始生長。

tooth like
▲三週後長出來類似牙齒的組織(Photo Credit: 裴端卿)

這個組織展現了類似人類牙齒的彈性以及發展出了形成牙釉質、牙本質與牙髓的細胞。不過這套方法目前仍有限制,它的硬度只有人類牙齒三分之一,同時因為加入了老鼠細胞,成功機率約在30%。要解決這個問題的辦法似乎很容易瞭解:把小鼠間葉細胞換成人類的,調整一下細胞培養過程就可以了。理論上,用這種生物工程方式培養出的牙胚,可以植入患者的頷骨中,最後長成功能完整的牙齒。

用病患自己的iPS細胞培養出的組織器官,沒有排斥的問題,可以解決不少手術後的麻煩。不過這項研究引來一些其他的批評。倫敦大學學院教授Chris Mason認為人類尿液裡可以拿來運用的細胞很少,用這個方法效率太低,而且還有其他細胞的干擾。不過裴端卿認為,這是最便利的方法。的確從尿液取得細胞最是簡單的方法,像我們之前報導過的「只要抽脂一下下,就有用不完的繆斯幹細胞」,雖然已經比iPS細胞創始者京都大學山中伸彌教授的方法要簡單,但比起排個尿就ok,抽脂相對來說還是一個手術。

RNA generation
▲單一RNA生成iPS細胞的想像圖。(Photo Credit: Peter Allen, UC Santa Barbara)

更簡單安全培養iPS

不管是覺得「髒」或沒效率都好,或許還可以試試另一種方法。美國加州大學聖地牙哥分校醫學院的研究者研發出一種可以更簡單更容易重覆施作、以RNA為基礎的流程,以培養出iPS細胞,比起過往以DNA為基礎的方式,避開了一些潛在整合問題,相形之下,在未來的臨床應用會更簡便也更安全。這項獲得美國國家健康中心(National Institute of Health, NIH)贊助的研究,成果刊登在最新的「細胞 幹細胞」(Cell Stem Cell)雜誌。

科學家把委內瑞拉馬腦病毒(VEE)的結構類蛋白去掉,僅留下非結構類,加入OCT4、KLF4、SOX2,以及c-MYC與GLIS1二選一總計四種改編過的基因。然後他們把單一的複製型RNA轉染到一個人體纖維細胞,轉染的用意是它可以直接進入目標的細胞,並且可以直接被複製,不需要透過染色體。

Print
▲最左邊的人體纖維細胞加入了帶有多條基因的自我複製RNA後,生成iPS細胞。(Photo Credit: Steven Dowdy)

研究團隊還將複製型RNA轉染到年輕的或年老的人類細胞內,目的是製造出多種變化,以研究人類各種階段的疾病,方便研究疾病的科學家進行處理。值得一提的是,他們處理四種基因的方法也比較簡單。

延伸閱讀
iPS 細胞?此 iPS 非彼 IPS,細胞回春術方興未艾
新科學怪人:再生醫學如何生出一顆心臟
再生新鮮的肝,人類離普羅米修斯的境界又更近一步了
只要抽脂一下下,就有用不完的繆斯幹細胞
舊器官再利用?再生醫學新突破

相關資料
Generation of tooth-like structures from integration-free human urine induced pluripotent stem cells
Number One Source for New Teeth
Teeth made from urine stem cells? Prof remains unmoved
Efficient Generation of Human iPSCs by a Synthetic Self-Replicative RNA
UC San Diego Researchers Develop Efficient Model for Generating Human iPSCs  

發表迴響