加州大学圣地亚哥分校 畸胎瘤的组织学图像
信用:丹妮尔·麦克唐纳 在过去的十年里，科学家们一直面临着寻找合适的模型来研究人类发展——从早期胚胎阶段开始——的挑战
现在，加州大学圣地亚哥分校的生物工程学家瞄准了一个不寻常的候选者:畸胎瘤
畸胎瘤——在希腊语中是“巨大肿瘤”的意思——是由骨、脑、头发和肌肉等不同组织组成的肿瘤
当大量干细胞不受控制地分化时，它们就形成了，形成了体内所有类型的组织
畸胎瘤通常被认为是干细胞研究的不良副产品，但加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了一个将畸胎瘤作为人类发展模型进行研究的机会
研究人员在11月发表的一篇论文中报告了他们的工作
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加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的生物工程教授普拉尚特·马里说:“我们对畸胎瘤着迷已经有一段时间了。”
“就细胞类型的多样性而言，畸胎瘤不仅是一种耐人寻味的肿瘤，而且它还具有有组织的组织样结构区域
这促使我们探索它在细胞科学和细胞工程中的应用
" “没有其他型号像它一样
在一个肿瘤中，你可以同时研究所有这些不同的谱系，所有这些不同的器官，”医学博士丹妮尔·麦克唐纳说
博士/博士
D
马里实验室的候选人，该研究的第一作者之一
“另外，这是一个血管模型，它有一个三维结构和人类特有的组织，使它成为重现人类发展环境的理想模型
" 研究小组使用了从免疫缺陷小鼠皮下注射的人类干细胞中生长的畸胎瘤
他们用一种叫做单细胞核糖核酸测序的技术来分析畸胎瘤，这种技术可以描述单个畸胎瘤细胞的基因表达
研究人员能够绘制20种细胞类型，或“人类谱系”(大脑、肠道、肌肉、皮肤等)
)在他们分析的所有畸胎瘤中都存在
研究人员随后使用基因编辑技术CRISPR-Cas9筛选并剔除了24个已知调节发育的基因
他们发现了在多种谱系发展中起作用的多种基因
“这项研究的显著之处在于，我们可以用畸胎瘤来更快地发现事物
“我们可以在一个实验中研究所有这些人类血统的所有这些基因，”第一作者之一吴言说，他是这个项目的博士
D
马里实验室的学生和加州大学圣地亚哥分校生物工程教授张坤
“对于其他模型，如器官类，一次单独模拟一个谱系，我们必须进行许多不同的实验才能得出与这里相同的结果
" 畸胎瘤是一种非常独特的人类组织
当通过单细胞测序的镜头进行检查时，我们可以看到它们包含了人体中最主要的代表性细胞类型
有了这种认识，我们突然有了一个极其强大的平台，可以用比以前更复杂的方式来理解、操纵和设计人类细胞和组织，”张说
研究人员还表明，他们可以“分子雕刻”畸胎瘤，使其富含一个谱系——在这种情况下，是神经组织
他们利用一个微小核糖核酸基因电路完成了这项壮举，这个电路就像一个分子凿子一样，切割掉不需要的组织——这些组织是用自杀基因选择性杀死的——并留下感兴趣的谱系
研究人员称这在组织工程中有应用
“我们预计这项研究将为该领域奠定新的基础
麦克唐纳说:“希望其他科学家将把畸胎瘤作为人类发展中未来发现的模型。”
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