从“怪物肿瘤”中的人类发展的新见解

畸胎瘤的组织学图像。

寻找合适的模型来研究人类发展 - 从早期的胚胎阶段向前 - 在过去十年中对科学家来说是一项挑战。现在，加州大学圣地亚哥的生物工程师在一个不寻常的候选人中寄宿来：畸胎瘤。

Teratomas - 希腊语中的意思是“巨大的肿瘤” - 是由骨骼，脑，头发和肌肉等不同组织组成的肿瘤。当大量干细胞无法控制时形成它们的形式，形成体内的所有类型的组织。Teratomas通常被认为是干细胞研究的不期望的副产品，但UC San Diego研究人员发现有机会将它们作为人类发展的模型研究。

研究人员在11月4日出版的文件中报告了他们的工作。

“我们对畸胎瘤感到着迷，”UC San Diego Jacobs工程学院的生物工程教授Prashant Mali说。“不仅是畸胎瘤是一种有趣的肿瘤，以便在细胞类型的普遍性方面看，但它也具有有组织的组织状结构的区域。这促使我们在细胞科学和细胞工程背景下探讨其实用性。“

“没有其他类似的模型。在只有一个肿瘤中，您可以在达到/博士达迪拉麦当劳表示，您可以研究所有这些不同的谱系，所有这些不同的器官。候选人在马里的实验室和研究的联合第一作者。“加上，它是一种血管化模型，它具有三维结构和它是人体特异性组织，使其成为重建人类发展发生的背景的理想模型。”

该团队使用从免疫缺陷小鼠皮肤的人干细胞生长的Teratomas。他们用一种称为单细胞RNA测序的技术分析了畸胎瘤，其谱分布了缺乏畸胎瘤细胞的基因表达。研究人员能够展示20个细胞类型，或“人谱系”（脑，肠，肌肉，皮肤等），它们在他们分析的所有畸胎瘤中始终存在。

然后，研究人员使用基因编辑技术CRISPR-CAS9筛选并击出了已知的24个基因来调节发育。他们发现多种基因在多个谱系的发展中发挥作用。

“关于这项研究的显着卓越的是，我们可以使用畸胎瘤以更快的方式发现东西。我们可以在一项实验中研究所有这些人类谱系的所有这些基因，“Co-First Auty yan Wu说，他们在这个项目上作为PH.D。 Mali和UC San Diego Bioangineed教授Kun张的学生。“与其他模型，如有机体，一时单独模拟一个血统，我们必须运行许多不同的实验来提出与我们在这里相同的结果。”

“Teratomas是一种非常独特的人类组织类型。当通过单细胞测序的镜片检查时，我们可以看到它们在人体中含有大多数主要代表性细胞类型。通过这种理解，我们突然拥有一个极其强大的平台，以比以前可能的更复杂的方式了解，操纵和工程师和组织，“张说。

研究人员还表明，在这种情况下，它们可以“分子雕刻”尖塔富集在一种谱系中 - 在这种情况下，神经组织。它们使用MicroRNA基因电路完成了该壮举，其通过雕刻不需要的组织而像分子凿子一样用作分子凿 - 这些是使用自杀基因选择性地杀死的 - 并留下血统的血统。研究人员称这在组织工程中具有应用。

“我们设想这项研究将在该领域设立一个新的基础。希望其他科学家将使用畸胎瘤作为人类发展中未来发现的模型，“麦当劳说。

参考：“将畸胎瘤定义为多线程人类发展的典范”由Daniella McDonald，Yan Wu，Amir Dailamy，Justin Tat，Udit Parekh，Dongxin Zhao，Michael Hu，Ann Tipps，Kun Zhang和Prashant Mali，11月4日11月4日.doi：
10.1016 / J.Cell.2020.10.018