这项研究今天发表在《科学》杂志上干细胞报告几十年来，科学家对胚胎干细胞向内胚层转变过程中的行为形成了质疑。内胚层是动物胚胎中的一类细胞，负责消化和呼吸系统的发育。

佛罗里达州立大学生物科学系j·赫伯特·泰勒分子生物学杰出教授大卫·m·吉尔伯特说，这项研究颠覆了关于胚胎干细胞何时向固定的内胚层谱系发展的既定观念——在这爱博网投领导者种情况下，它们最终的命运是成为特定的消化细胞或呼吸细胞。

吉尔伯特说:“这篇论文挑战了长期以来的假设，即胚胎干细胞在细胞发育的最初阶段仍然具有很强的可塑性和延展性。”“我们表明，人类胚胎干细胞可以非常迅速地不可逆地转化为内胚层细胞，例如肝脏和胰腺细胞。”

这些发现代表了胚胎干细胞分化研究的新篇章，这一领域可能是帮助科学家和临床医生开发针对一系列疾病的改进疗法的关键。

利用圣地亚哥再生医学公司ViaCyte开发的复杂方案，吉尔伯特和他的合作者将胚胎干细胞样本暴露在经过改造的培养条件下，以推动细胞进入最终的内胚层阶段，这是特化细胞发育的快车道。然后，研究小组迅速将这些细胞放回含有治疗因子的培养液中，以使它们恢复到胚胎状态。

根据之前的研究，研究人员推测，细胞在内胚层培养中需要几天的时间，或者至少需要一个完整的细胞分裂周期，才能进入发育轨道。

“事实上，我们发现，在内胚层混合物中暴露几个小时后——细胞分裂周期的一小部分——细胞就可以回到干细胞混合物中，并继续经历与留在内胚层混合物中的对照细胞相同的一系列基因表达变化。”

换句话说，在内胚层培养物中浸泡非常短的时间后，细胞已经完全完成了特定的细胞程序。

吉尔伯特和他的合著者在他们的论文中写道:“在这里报道的实验之前，没有人期望早期干细胞谱系的承诺会如此迅速和不可逆转。”

这并不是该团队研究挑战的唯一根深蒂固的假设。长期以来，科学家们一直认为，细胞核中染色体的三维结构既异常坚硬，又与复制时间密切相关——复制时间是指DNA片段在细胞分裂前复制的顺序。人们认为，重新配置这种结构的唯一方法是在染色体被运送到子细胞时打开细胞核。

事实证明，这些假设可能也被误导了。

吉尔伯特说:“我们发现染色体结构可以在不拆除整个细胞核的情况下局部快速地重建，就像改变建筑物的脚手架而不拆除它一样，这是非常出乎意料的。”“我们还表明，这些染色体结构的变化是动态发生的，在刺激干细胞成为内胚层后立即发生。这一发现表明，复制和架构并不总是齐头并进，它们可能是我们所说的‘不耦合’。”

研究人员的工作将复制时间从染色体结构中分离出来，并展示了通过手术重塑该结构的能力，这有助于科学家们完善对胚胎干细胞行为的理解。除了发现干细胞谱系的形成比预期的更快、更不可逆之外，Gilbert说，这些发现提出了关于干细胞的基本性质以及将一个细胞转化为另一个细胞的障碍的关键问题。

如果研究人员能够利用这些新获得的见解，他们就可以开始解开干细胞如何以及为什么遵循它们的发育轨迹，以及为什么某些细胞特别难以重编程的谜团。

这些信息可以为创造对抗疾病和减轻人类痛苦的新的有力工具提供信息。

吉尔伯特说:“事实上，基因组组织的巨大变化及其复制的时间顺序可以如此容易地重塑，而且在实验室的细胞培养系统中，这与不可逆的承诺如此迅速地相关，这意味着我们可能能够使用这个系统来获得代表不可逆承诺的机制。”“我们从未预料到这一点——我们预料到不可逆转的承诺会花费更多的工作、时间和费用。”

来自ViaCyte、埃默里大学和佐治亚大学的科学家参与了这项研究。这项研究由美国国立卫生研究院资助。