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标题: 关于干细胞研究思路的一点想法 [打印本页]

作者: wangfw 时间: 2013-11-19 10:33 标题: 关于干细胞研究思路的一点想法

本人从事干细胞相关研究已经有几年，自我感觉总是在盲从于国内外研究的所谓“潮流”，实质就是重复别人研究干细胞的模式，干细胞的体外分离，鉴定，分化潜能的诱导等等。IPS细胞技术一经出现便引起国内外干细胞研究者疯狂的追捧。而我却担心IPS细胞是否会将我们引入干细胞的歧途。我的理由是干细胞在体内所执行和扮演的功能和角色永远无法通过体外给予完全的重复。干细胞在体内的环境无法再体外完全重现。这和物理学中量子力学中的海森堡测不准原理有几分相似。因此，我设想能否通过对受精卵或胚胎干细胞进行标记，在其形成个体的发育过程中时时追踪其路径以探究其功能和所扮演的角色。

作者: AIR-JPC 时间: 2013-11-19 10:59

思想有多远，就能走多远

作者: menghy 时间: 2013-11-19 11:09

在胚胎就进行标记，用什么来标记呢？标记用的物质能和细胞增殖分化一起传给下一代吗？可能随着胚胎细胞的分化，标记就开始丢失了。

作者: wangfw 时间: 2013-11-20 10:00

一提到标记，大家会不加思索的想到外源标记，我认为对干细胞研究来说，利用其内源标记或许更为理想。我们先假设:我们身体中存在的成体干细胞均起源于胚胎干细胞，是胚胎干细胞分化的一个特殊阶段。那么胚胎干细胞的标记基因比如Oct4是不是可以作为内源性标记基因呢。相关研究已经显示在成体组织中具有Oct4阳性的细胞，因此顺着Oct4这条线索一定会追踪到胚胎干细胞在机体组织内迁移的踪迹。

作者: abgg 时间: 2013-11-20 16:29

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个人觉得，“干细胞在体内的环境无法再在体外完全重现”，这句话，或许一两年内就会成为历史。生物发育，有一部分过程是，程序规定好了，细胞可以自己生长分化。关键是如何设定这个条件。过去囿于材料和加工水平，人类只能在（主要在）平皿中培养、研究细胞，而现在方兴未艾的3D打印技术给解决体外模拟体内环境带来了在加工手段上的突破，所以这方面很可能在最近几年中有突破性进展。最后，由于在平皿中培养，细胞很可能处于”challenged/stressed"状态，人类得出结论究竟真实性有多少，还需要存疑验证。因此，在这次突破之后，细胞生物学的研究水平会有一个质的提高。

作者: stwgch1987 时间: 2013-11-20 17:31

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同意，虽然我对干细胞不太了解，但是感觉楼主分析得有点片面吧

作者: zb_ming 时间: 2013-11-20 18:20

3D打印要走的路很长，理论上是可以实现其无所不能的打印，但它是具有前提的，那就是粉末材料，这个技术突破要是用在生物材料还好，人体组织的话就不是那么简单了，很多瓶颈等着去解决呢。这恐怕不是最近几年几十年能解决掉的。$ S0 ^/ k4 t" |
另外，干细胞源头标记--我称之为“从头标记”并进行追踪，等同于3D打印机，想法是好的，前途也是光明的，但是中间的路恐怕就不是那么好走了。因为受精卵分裂发育除了所在微环境之外（蜕膜功能层）对他影响很大之外，其本身的分裂发育也有着严格的时空性、具有庞大的网络性、多样性、相互依赖性和在我们目前看来的不定性（当然，其自身的行程规划是设定好了的，“到什么时候干什么活"）。设想的这种追踪也不太好实现：首先，从全能干细胞到多能干细胞再到单能干细胞和前体细胞，其表面标志物不断的经过了复杂的更迭变化，这种变化也是受微环境和个体发育的时空调控的，其复杂性难以想象。所以，就目前来讲，用一种或几种标志物去体内追踪（即便是内源性，其实不是大家不想，而是找不到目前）是不可能实现的。这是做过干细胞的都有的想法吧。

作者: marrowstem 时间: 2013-11-20 20:25

楼上三位兄弟都发表了精彩的观点，各自都有对当今细胞生物学发展有很深的了解和理解，赞一个是必须的。
另外谈点个人看法，现在细胞生物学的研究有很多处在停摆状态，有很多技术上加上认识上的瓶颈限制了突破性的成果出现究；干细胞研究领域也是这样的状况。
我觉得楼主的想法是不错的，把看似不可能的研究成为可能，那才是伟大的工作，就像生物学研究历史上的许多突破，都是这样的——独辟蹊径，有巧妙的设计，找到可行的mark，做出来就是诺贝尔奖级的work。
一直很忙，都是忙些无谓的事，以致参加讨论少了，望各位理解多多，但不排除的一点是，近年来干细胞研究领域实在让人能兴奋起来参与讨论、发表观点的东西不多。

作者: abgg 时间: 2013-11-21 09:02

回复 zb_ming 的帖子% L, _$ q/ M+ \) u
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关于示踪标记，比较赞同你的意见。影响因素多，示踪不很可能在发育过程中丢失掉。- {! W8 _2 G3 \# r! G; D

生物材料需要不断研究、积累改进的，着急不得。. q" y! i5 Z' b. \+ w
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1. 现有材料虽然不能100%模拟，但在医学领域是有实用价值的（前提是它通过严格的临床测试），比如义肢。' `2 x- q. f& r' I3 y/ X
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2. 现有基础可以探索大规模细胞工厂，为大规模生产细胞因子服务。( O! V( R$ }; U( j, x+ _! r. @2 E/ A- X
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3. 现有材料的不丰富性，也决定体外模拟是一个探索时间相对长（至少十年不止）的领域。物理的（机械的）和物化的环境对细胞的影响可以得到比较充分的探索。7 J( @) k- p8 p: x! u
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作者: chips100 时间: 2013-11-21 09:49

体内标记的办法完全能够实现，现在的oct4绿色荧光鼠就是内源性oct4基因组后面加上的gfp，如果想追踪，做老鼠的全身切片就ok了。这个鼠貌似国内有的。/ ]) h6 j7 m/ @- J9 j3 E

如果愿意，把所有的基因都做成gfp标记的去追踪，也不是什么技术难题，时间和成本的问题罢了。现在技术发展真的很快。

作者: wangfw 时间: 2013-11-21 10:03

做试验必须要有思路，这是我的观点。文献要阅读、理解，更需批判，否则自己的试验研究没有什么意义。2007年，nature上有一篇关于人羊水干细胞的文献，该文中称所分离的羊水细胞携带有Y染色体标志基因，因而得出羊水干细胞来源于胎儿的结论。据以上研究结果，我觉得从逻辑上讲，羊水干细胞也有可能是向胎儿组织迁移并形成胎儿的机体组织，还有一种可能是羊水干细胞和胎儿组织细胞具有平行关系，均来自胚胎组织发育至一定阶段的干细胞。因此，nature上的结论不够严谨。

作者: bioon 时间: 2013-11-21 16:54

本帖最后由 bioon 于 2013-11-21 17:14 编辑 % E1 e3 c5 z- k

同意楼主，追踪路径。有的器官就因为缺乏或不表达某种转录因子，就发育不全。比如甲状腺转录因子PAX8和TTF2的表达在细胞核外周边D10的胚层细胞。PAX8属于哺乳动物PAX蛋白家族，是关联Tg，TPO，NIS基因的转录控制。PAX8基因小鼠缺乏，甲状腺小，无滤泡细胞。TTF2是一个大家族的成员，通过DNA序列称为forkhead domain的蛋白质结合。老鼠缺乏TTF2轨迹显示舌下或完全没有甲状腺，表示甲状腺开发过程中TTF2的必要性。原文来自《Commiting Embryonic Stem Cells to Differentiate into Thyrocyte-Like Cells in Vitro》.
许多转录因子之间监管网络控制驱动器官发展的各个方面。

作者: bioon 时间: 2013-11-21 17:28

本帖最后由 bioon 于 2013-11-21 17:28 编辑 4 G" R" T4 m" k" ]+ |8 J" G4 c
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三种蛋白因子--- Nanog、Pou5f1（也被称作 Oct4）和 SoxB1 具有最高的活性，确实是推动生命多米诺骨牌运转起来所必需的。令研究人员吃惊的是，这些因子与让人成体细胞经历重编程过程而转化为诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）所需的蛋白因子相同。
摘自：Nature：触发早期胚胎形成的初始分子机制

作者: bioon 时间: 2013-11-21 18:24

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作者: lwr002 时间: 2013-12-27 16:36

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想法是好想法，若用到人类研究的话，这似乎有些违背伦常，IPS细胞技术之所以备受关注，主要一个原因也是因为打破了伦常的限制

作者: yuri.2004 时间: 2014-1-2 10:27

看了楼上诸位的讨论，值得虚心学习啊~我也很赞同楼主的标记胚胎干细胞或者受精卵的想法。这既可以应用于IPS细胞研究上，也可以联系到整个生物发育学中去。只不过具体要选择哪种标记物，不是件易事啊。而且很多时候都是多因子，细胞外部大环境共同作用的结果。这也是到现在很多具体调控过程不甚明了的原因吧。。
现在搞研究，就是要有独特的想法，更要把各种不同的技术手段联系到一起使用，方才能发挥出最大的功效。

作者: tpwang 时间: 2014-1-2 17:59

wangfw 发表于 2013-11-19 10:33
- Z r8 ]" V- \* L& B& I本人从事干细胞相关研究已经有几年，自我感觉总是在盲从于国内外研究的所谓“潮流”，实质就是重复别人研究 ...

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很值得讨论的问题，也是很值得讲究讨论（思考）方法的问题。

“本人从事干细胞相关研究已经有几年，自我感觉总是在盲从于国内外研究的所谓“潮流”，实质就是重复别人研究干细胞的模式，干细胞的体外分离，鉴定，分化潜能的诱导等等。”. l# Y `0 k3 \3 L# n) [! R
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按这个“感觉”应该能得到大多数国内研究者的观察的认同。中国本身并不是现下流行的干细胞研究方向的创始地，“盲从”潮流是必然的一个过程，不可能直接不经过模仿与跟随就直接跳到具有真正意义的“创新”方向。问题不在理论上指出应该有创新，而在于探讨追随与创新应该如何实行。追随已有的方向，如何在追随中有方向性的创新，而不是为别人的思路简单地，增量性地添砖加瓦；如何将有潜力的研究方向比别人更有效地转化为临床应用的优势，而不是跟在别人后面复制；如何在公认的竞争方向上利用我们已有的何种优势资源实现优先突破，等等。其实，这也是“创新”的一部分，不能简单地把“创新”等同于“革命性”的方向。“革命性”的突破不是能设计来的，是要在足够质和量的研究与应用基础上自然生发出来的。

这里涉及到一个中国在本领域甚至整个生物科学与科技领域的底子远不足拿出领先世界的方向性、领域性成果，并同别人等价齐驱。创新在很大程度上要先在追随中找突破，借用别人的力是必然的。所以，不能一概否定“盲从”，也就是追随，但一定不能盲目认为这种追随中的增量性进步就是真正的成果与方向。其实，这才是国内干细胞界的根本认识问题，也是体制下的实际困境。就算是全分子诱导ｉＰＳ其实也不是真正意义上的创新，只是一个技术性的突破，因为小分子诱导早有，而且与其说是为将来的应用开辟的更安全的途径，不如先说是开了一条未知问题更多的路，不确定性更多了。不是说这些突破不值得，而是不能把这类突破当成真正的自我创新来自我陶醉。科学家群体不至于理解不到这一点，问题在于干细胞界目前面临的体制，会误导人。
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“IPS细胞技术一经出现便引起国内外干细胞研究者疯狂的追捧。而我却担心IPS细胞是否会将我们引入干细胞的歧途。我的理由是干细胞在体内所执行和扮演的功能和角色永远无法通过体外给予完全的重复。干细胞在体内的环境无法再体外完全重现。这和物理学中量子力学中的海森堡测不准原理有几分相似。”
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ｉＰＳ理论上当然有可能将再生医学“引入歧途”，就像很多其他干细胞“突破”一样，问题也在于如何来看待此事。也许干细胞的体内环境确实无法完全体外重现，问题是需要“完全重现”吗？在多大程度上需要？或者说，是否一定程度上的模拟就可以实现其实用性？有无可能将来的一个途径是体外模拟到一定程度然后回归体内的综合性临床途径？诸如此类的问题，才是更具体的思考方向。或者如某些人已经在尝试的，所谓体内实现（尽管这一概念仍不清楚）。

至于ｉＰＳ有可能将“中国”的干细胞研究“引入歧途”，那是另一个问题。换句话说，假定ｉＰＳ确实是一个干细胞的优势方向，但中国是否值得紧密跟随，全力跟随，或力求有所突破，理由是什么，条件是什么？如果不值得，那么什么是看起来应该的方向？重点突破已有的某种技术的临床与产业应用么？或者是干脆完全另起炉灶？如同本贴主所想。

“因此，我设想能否通过对受精卵或胚胎干细胞进行标记，在其形成个体的发育过程中时时追踪其路径以探究其功能和所扮演的角色。”

其实，也不矛盾，或者说可能是个体研究者的选择问题，当然，这样的发散性思维需要体制与环境的鼓励与支持。这才是操作性的核心问题。即便是这个思路，也还是要具体解决步骤与技术问题，也还是要与现有的研究方向，手段与技术结合起来考虑，加以概念上的细化，操作化，然后才可能来判断是否是一条可以试水的思路。别人问到的概念问题之一很可能是你这个标记追踪的结果，有什么再生医学的概念联系，这样一想，必然有现有的思路技术与方法产生了联系，当然是新的联系。这是就有可能是有“基础”的创新。8 @* w$ _' U; S, c$ b, i

说到底，“ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ＂具有不证自明的重要性，而不需要与追随、借鉴甚至借用对立起来，尤其是在一个领域的层面，在一个国家研究体制的层面。至于在个人层面，把”盲目“追随”的风险与弊端当成鼓励自己“独创”的精神动力，未尝不可，然操作层面上还是要明白，一般的“创新”，甚至是“方向”性的创新，也必然是借力与现实的，这也是最经济的创新，最有可能实现的创新。- Z! V. E4 v$ ?3 A8 O. F8 O# M
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如果说就中国目前的有限资源与体制“优势”，我们真想在再生医学领域独树一帜，确实不能亦步亦趋地为发达国家打工，也需要鼓励真正原创性的，甚至也不妨期盼革命性的领域性突破，但要看到条件的限制与风险。“有限”创新，科学上，技术上，产业上，临床上，找到一条能够自立，能够建立自己的体系，然后再来考虑在国际上与人争长短，可能是比较现实的路。看看国内成功的科技领域，基本上都是这个路子。

实现了这一阶段，才会给中国争得时间，空间，体量，体制上的条件，出来一些标志性的科技革命成果。当然，现在不妨想，不想什么都没有，所以，鼓励楼主。

作者: xxue311 时间: 2014-3-4 14:39

其实人类胚胎干细胞自然环境中的分化发育为个体就是精准3D生物打印机的产物，只是目前人类还不能复制这台打印机的芯片，所以还不能在体外打印出个体。知道了芯片内容，或许可以打印出恐龙。

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