「畸胎瘤」不可怕,成為人類發育研究的理想模型?

0

畸胎瘤(teratomas)是在大量幹細胞失控分化時形成的腫瘤,可能會含有骨骼、大腦、頭髮和肌肉等不同組織。它們通常被認為是幹細胞研究的不良副產物。

然而,萬事互相效力,萬物皆有用處,聖地亞哥大學的研究團隊發現,畸胎瘤可望成為人類發育研究的新理想模型,因為它是一種血管化模型,具有 3D 結構,並且是人體特定的組織,可望重現人體發育發生環境,相關研究結果刊登於《Cell》。

首先,該研究團隊將人體幹細胞注射到免疫缺陷小鼠的皮膚下,誘使其生長出畸胎瘤。然後,他們透過單細胞 RNA 定序技術(scRNA-seq)分析 179632 個細胞(4 種細胞株,共 23 個畸胎瘤)的細胞基因表現。隨後,他們在所有畸胎瘤的 3 個胚層中,繪製出所有 20 種細胞類型或「人類圖譜」,包含大腦,腸道,肌肉,皮膚等,可與類器官系統相媲美,其中畸胎瘤腸和腦細胞類型與相似的胎兒細胞類型非常吻合。

再來,他們使用 CRISPR-Cas9 篩選並敲除了 24 個已知調控發育的基因。他們在圖譜中發現多種與發育有關的基因。

目前使用類器官或其他研究模型來研究發育時,一次只能分別對一個圖譜進行建模,這樣將不得不進行許多不同的實驗,才能得出與此處相同的結果。然而,透過畸胎瘤模型,使人們可以在單一實驗來研究這些人類圖譜的基因,並且以更快的方式發現問題,進而可以比以往更有效的了解、操縱和改造人體細胞和組織。

延伸閱讀:歐盟啟動「HCA | Organoid」計畫!建立類器官細胞圖譜,促新藥開發

另一個重要的突破在於,他們可以「分子雕刻」(molecularly sculpt)畸胎瘤,例如,他們利用 microRNA (miRNA)切掉畸胎瘤中不需要的組織,轉變為神經組織,就像分子鑿子一樣,通過自殺基因選擇性地殺死了這些組織,留下了感興趣的圖譜。

總言之,畸胎瘤是一個有前途的平台,可用於建立多圖譜發育、全組織功能基因篩選和組織工程等模型。

延伸閱讀:生命之繫何等美 胎盤類器官有助於產胎研究!

參考資料:
1. Cell, 2020 DOI: 10.1016/j.cell.2020.10.018
2. https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/monster-tumors-could-offer-new-glimpse-at-human-development