尿变牙是怎样炼成的

尿变牙是怎样“炼”成的

7月30日，对于中科院广州生物医药与健康研究院副研究员蔡景蕾来说是个大日子。她长期参与的一项以人尿液细胞诱导多能干细胞再生人类牙齿为内容的项目成果，以在线形式发表在《细胞再生》杂志上。 15名研究人员，两年时间。由中科院广州生物医药与健康研究院院长裴端卿领导实施的这一项目，被认为是“科学家首次利用人诱导多能干细胞获得成型的再生器官”。 用尿液细胞是独创 2012年的一项诺贝尔生理学或医学奖，为蔡景蕾们今天的成功奠定了技术基础。这项诺贝尔奖授予了英国科学家约翰·格登和日本科学家山中伸弥，原因是他们成功地将少数基因引入特定成熟细胞，重新编程为诱导多功能干细胞。 “诱导多功能干细胞，就是将我们身体任何一部分细胞‘返老还童’，让它们回到受精卵形成之初的原始状态，然后我们再把诱导后的细胞分化成我们所需要的身体组织。”中科院广州生物医药与健康研究院研究员潘光锦是15名研究人员之一，在接受《中国科学报》记者采访时，他很形象地向记者解释。 由于健康人的尿液含有的少量细胞能够较快地生长，同时也为了减少对病人或志愿者的身体损伤，研究组选择了尿液细胞作为诱导的目标。“这样的取材途径既解决了取材难题，又有利于推进今后诱导多功能干细胞个性化治疗的实现。”蔡景蕾告诉记者。 对此，潘光锦分外自豪：“这是我们的独创，现在有不少研究在效仿我们。” 再生的三个步骤 “如果我们要在体外做成这个牙，就必须模拟人体内牙齿的发生发育过程。”潘光锦说。 人的牙齿正常发育中，需要两种组织的相互作用，一种是间充质组织，一种是上皮样的膜样结构。在牙齿发育时，间充质组织会分离出促使膜样结构向牙胚方向分化的因子。 据蔡景蕾介绍，研究过程中，研究人员先从尿液中提取尿液细胞，将尿液细胞诱导成具有类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞，并使其分化出上皮样的膜状结构；再从小鼠胚胎的牙胚里分离出牙源间充质组织；最后将二者重组后移植到小鼠肾脏包膜下，以便为牙齿生长提供充足的氧气和血液。 研究过程中，他们遇到了各种困境。看似简单的三个步骤中，整整耗费了他们两年时间。 “在诱导上皮样的膜样结构时，我们需要获得比较纯、形态比较好的上皮细胞，这种上皮细胞还必须能够顺利传代。”蔡景蕾回忆说。 所谓“传代”，是指当细胞增殖达到一定密度后，为了保证细胞的继续生存，实验人员需要分离出一部分细胞和更新营养液。但研究小组发现，他们诱导出的上皮细胞在传代时很难解离形成单独的上皮细胞，传代后的上皮细胞也很难贴壁成活。 除此之外，选择鼠的间充质组织也令研究人员十分无奈。“直到如今，我们依旧很难把人的细胞诱导成间充质细胞，这也是我们下一步的目标。”潘光锦说。 努力尝试不放弃 “不断努力，不断尝试。”潘光锦以此总结这段令他难忘的科研探索。 为了解决上皮细胞传代难题，研究小组不断地对比各种技术手段，实验、观察、再实验。 最终，为了保证上皮细胞存活，研究小组从开始诱导到形成一层上皮样膜状组织期间都不进行传代，而是通过比较诱导过程中不同时间点的各项指标，选择出了终止诱导并进行上皮间充质重组的最佳时间点。 时至今日，尽管研究小组成功地用尿液细胞再生出牙齿，但蔡景蕾不得不承认：“目前获得再生牙样结构仍然存在许多问题，比如构建过程含有小鼠来源的细胞，再生出的‘牙齿’小，形态不理想，齿尖数量大小不可控，成牙率仅在30%之内，牙齿的釉质和牙本质硬度不及正常成年人牙等。” “目前，我们首先要解决的是用人的细胞取代小鼠细胞，获得完全由人源细胞构建的再生牙齿。在成牙率方面，我们还会通过诱导条件，包括微环境的优化来得到一定程度上的改善。”蔡景蕾说。 未来，研究小组还将尝试将牙齿直接移植到牙床里，使其真正符合牙齿的正常生长规律。 “我们的原理肯定行得通，所以我们从未放弃过努力和尝试。”潘光锦说。

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