Nature 登中国科学家最新成果，通过「诱导体细胞培养出人类全能干细胞」，该成果有哪些重大意义？
首先，我们必须认识到，这项技术直接触及了人类生命起源和早期发育的奥秘。全能干细胞，顾名思义，是指那些拥有无限增殖能力，并且能够分化成体内几乎所有类型细胞（包括胚胎、胎盘等所有组织）的细胞。简单来说，它们就像生命的“万能积木”，能够搭建起一个完整的生命体。过往，获取人类全能干细胞的途径主要依靠早期胚胎，但这在伦理上一直存在争议，也限制了研究的深入。而现在，中国科学家们找到了一种绕过这一难题的方法——将已经高度分化的体细胞（例如皮肤细胞、血液细胞）“逆转”回全能状态。这就像是把一块已经雕刻好的石头，通过某种神奇的“魔法”，恢复成了原始的未雕琢状态，并且可以根据需要重新塑造成任何形状。
这项技术最直接也是最令人兴奋的意义在于，它为再生医学打开了一扇全新的大门。再生医学的目标是修复或替换受损的组织和器官，以治疗疾病或恢复功能。在过去，科学家们可以利用诱导多能干细胞（iPSCs）来生成特定类型的细胞，比如用于治疗帕金森病的神经细胞，或者用于修复心脏损伤的心肌细胞。但这次的“人类全能干细胞”，其潜能远超iPSCs。这意味着我们可能不再局限于只生成某一类细胞，而是可以从一个“更原始”的起点出发，更高效、更全面地构建出更接近自然发育的组织和器官。
举个例子，设想一下，如果某个人的心脏因疾病或损伤而功能衰竭，我们是否有可能利用他自己的体细胞，经过诱导，培养出具有全能性的干细胞，然后引导这些细胞精确地分化成健康的心脏肌肉细胞，甚至是整个功能性的心脏组织？这项技术将大大提高这种可能性，甚至为制造用于移植的定制化器官提供了前所未有的途径，从而解决目前器官捐献短缺的严峻问题。这不仅仅是修复，更是一种“重建”，是生命科学向着“制造”生命单元迈进的重要一步。
其次，这项成果对于理解人类胚胎发育和疾病发生机制具有极其重要的价值。早期胚胎发育是一个极其复杂且精妙的过程，各种细胞在时间和空间上精确地进行分化和组织。而全能干细胞正是这个过程的“起点”。通过研究这些诱导生成的人类全能干细胞，科学家们可以模拟早期胚胎发育的各个阶段，观察细胞是如何一步步“决定”自己的命运，最终形成各种不同的组织和器官。这种深入的洞察，将帮助我们更好地理解为何在胚胎发育过程中会发生畸形，为何某些疾病会在特定的发育阶段出现。反过来，这些知识又能指导我们更有效地预防和治疗出生缺陷及发育性疾病。
更进一步，这项技术也为药物研发和毒性测试提供了更可靠的平台。许多药物的开发周期漫长且成本高昂，一个重要的原因在于在人体试验前需要进行大量的细胞和动物实验。而现在，我们可以利用诱导生成的人类全能干细胞，在体外培养出各种人体细胞类型，甚至构建出具有生理功能的人体组织模型（例如模拟肝脏功能、肾脏功能的细胞群）。通过在这些高度模拟人体的模型上测试药物的疗效和潜在毒性，可以更准确地预测药物在人体内的表现，从而加快新药的研发进程，同时减少不必要的动物实验，并提高药物的安全性。
当然，任何一项颠覆性的技术都伴随着新的挑战和伦理考量。尽管这项研究绕开了直接使用胚胎，但诱导全能干细胞的伦理界限仍然需要审慎讨论。如何确保这些全能干细胞的安全性，防止其发生不可控的增殖或产生肿瘤，是必须回答的关键问题。此外，这项技术离临床应用还有一段距离，需要进一步的验证和优化，以确保其稳定性和有效性。
总而言之，中国科学家在诱导人类全能干细胞方面的最新成果，是一项里程碑式的突破。它不仅极大地拓展了再生医学的应用前景，为治疗疑难杂症提供了新的希望，更在生命科学的基础研究领域揭示了新的可能性。这项成果的深远影响，将会在未来的几十年里不断显现，深刻地改变我们对生命、健康和疾病的认知，并为人类福祉带来巨大的贡献。我们有理由相信，这仅仅是一个激动人心的开端。
网友意见
如果未来能够诱导出完全的胚胎干细胞，完美实现任何器官再生，那个时候的人回头看今天的这项成果，会发现它应该类似于在地基上加了一层砖。
而打下地基的，则是山中伸弥。
诱导技术上来说，本次使用的还是山中伸弥的“鸡尾酒”iPS细胞重编程技术。
我们知道，全能干细胞可以分化成任何的细胞，而多能干细胞则可以分化成特定的组织和器官。
它们是如何做到的呢？
20世纪末，通过对干细胞的研究，研究者发现，干细胞之所以能维持全能性，是因为存在一些特殊的转录因子，例如OCT4，SOX2等等。
在2000年初，山中伸弥进行相关研究时，产生了一个大胆的想法：
如果把这些转录因子加入普通的细胞中，是否就能逆转细胞分化呢？
2006年，山中伸弥找出了24个与干细胞相关的转录因子（理论上有几百上千种，所以一开始他的研究并不被人看好）。一开始，他和团队通过逆转录病毒载体，一个一个地把转录因子加入老鼠皮肤的成纤维细胞中，但并没有成功。
随后他们一骨碌把全部的24个因子都加了进去，果然大力出奇迹，老鼠的成纤维细胞竟然真的被逆转了。
随后他们一个个去除单个转录因子，最终筛查出4个具有重编程细胞的转录因子：
Oct3/4、Sox2、c-Myc、 Klf4。
由于混合了多种转录因子，就像鸡尾酒一样混合，所以才被称为“鸡尾酒”细胞重编程技术[1]。
有了这个技术，如何更好的诱导细胞重编辑，就只需要寻找更多的有效转录因子了。
本次中科院和华大基因便使用了与全能干细胞有关的转录因子，只不过在技术上他们进行了改进，没有再使用转基因方法。
使用大量转录因子时，他们不可能还像山中伸弥那样一个一个去试，那样效率太低了。
于是单细胞测序技术就派上了用场，这是一种可以详细区分特定细胞基因表达的测序技术，自然可以筛查出全能干细胞。本次研究使用的是华大基因自主开发的DNBelab C4平台DNBSEQ测序技术。
体外诱导细胞后，研究者在测序过程中，发现了8C样细胞。
一般来说，胚胎在进行第32次发育之前（也即形成桑椹胚之前），理论上都有全能性。8C细胞则是受精卵分裂了3次，依旧还有全能性的细胞。
这是试管胚胎中最低等级的胚胎细胞。也就是说，分裂超过8C按照当前人类的技术，已经培育不出胚胎了。
一般受精卵在30小时分裂为2个细胞，3-4天分裂为16个细胞。
研究中的8C和3天都是至关重要的信息，这说明，的确让细胞产生了全能性。
通过单细胞测序工具，研究者不仅最终遴选出了这些8C样细胞，而且还找到了全能细胞诱导的两个关键转录因子 ：
DPPA3和TPRX1 [2] 。
DPPA3的主要作用是DNA 去甲基化。
什么是DNA甲基化？简而言之，在组蛋白H3和DNA甲基化转移酶的调控下，甲基会被加入DNA分子中（例如与表观遗传有关的胞嘧啶5号位碳原子），从而对DNA功能起到调控、抑制等作用，让细胞往特定方向分化。
虽然DNA甲基化可以进行表观遗传，但在形成精子和卵子的过程中，绝大部分的甲基是会被去除的。这样结合成的受精卵才能保持全能性[3]。
所以，使用DPPA3去除甲基，是十分关键的一步。
而TPRX1属于一种同源盒转录因子。
同源盒转录因子在全能干细胞中具有高表达，对维持其全能性发挥着重要作用。
TPRX1则主要在8C细胞中发挥重要作用。
找出了DPPA3和 TPRX1这两种转录因子，对后续试验的可重复性具有很大的帮助。
研究团队还进一步发现，在体内同样可以诱导全能干细胞，而且能够发育出滋养层干细胞，形成类囊胚，随着进一步发育，在活体中会生成畸胎瘤。
为什么形成的是畸胎瘤？
这个信息向我展示，8C样细胞终究只是8C细胞，虽然只差了一个“样”字，但一字千里。
全能干细胞和普通细胞内的分子基础千差万别，个别转录因子，是绝对不能让细胞完全恢复到初始状态的。
理论上研究者找到的是最关键且必须的转录因子，要让细胞恢复绝对的初始状态，需要恢复所有的因素，很有可能成百万千种转录因子仅仅只是最基础的。
只要你没有完全恢复成全能干细胞，一些基因功能就会受到限制，分化的组织器官功能不全，自然会发展成畸胎瘤。
所以说，你要拿8C样细胞进行克隆或者器官移植是根本做不到的。
普通细胞到完全的器官再生，这是一个无比遥远的距离。
当前人类是完全做不到的，哪怕诱导多能干细胞，人类也只能造出类器官。
按照当前技术，能造出勉强可用的类器官，都是划时代的进步（眼角膜已经实现、皮肤类器官也有了希望，更复杂的类器官难度依旧极大）。
所以我才说，如果未来能够诱导出完全的胚胎干细胞，完美实现任何器官再生，那个时候的人回头看今天的这项成果，会发现它应该类似于在地基上加了一层砖。
但不得不说，本次突破，的确让我们看到了更多的可能性。
例如，拿这种类全能干细胞进行人类胚胎研究，应该能少很多伦理争议。
后续研究，或许能给再生医学带来更多有价值的突破。
参考
- ^ Kazutoshi, Takahashi, and, et al. Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors[J]. Cell, 2006.
- ^ Mazid, M.A., Ward, C., Luo, Z. et al. Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0
- ^ Seisenberger S , Peat J R , Hore T A , et al. Reprogramming DNA methylation in the mammalian life cycle: building and breaking epigenetic barriers[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences, 2013, 368(1609):20110330.
这种重大成果这几年都好几个了，什么量子通信的、二氧化碳变蛋白质的、核聚变多少秒的，都是热门一阵子，就没有下文了！拜托新闻媒体实事求是，不要夸张带节奏。反正我知道现在不提5G了，这么快就过气了吗？
在能正常分裂、分化的情况下，人全能干细胞理应可以像水螅、涡虫体内的全能干细胞那样用来修复身体的一切损伤。
当前的人体未必有能力正确地运用全能干细胞。可以先制造小鼠全能干细胞，在小鼠体内进行实验，根据具体情况从修复人体的特定组织、器官开始临床试验。
在证明全能性方面，可以试试用小鼠全能干细胞培养成包括滋养层在内的小鼠胚胎。若不能长出正常滋养层、产生活产个体，则其全能性还不够。
保存脐带血干细胞之类现有手段有了高效的竞品。
等一个独立重复。
一次重大突破，虽然可能不像山中伸弥那样轰动，但是在业内看来，这是一次巨大进步（当然还是存在一些问题待解决）。
太长不看系列：
1，本研究将诱导多能干细胞的时期往前推了3天左右，让诱导多能干细胞有更多的分化潜力。
2，本研究创新的结合了单细胞测序技术，能够帮助找到分化潜力强的细胞，这对于我们干细胞研究提供了新的思路。
3，本研究还存在一些不足，至于诺奖之类的就是扯淡喽。
长文介绍：
在开始前，我们先简单的了解一下背景。
一、干细胞和干性
人是从一颗受精卵开始起步最终发育成一个完整个体的。
这个过程，在传统生理意义上，是不可逆的。
而这个过程，也伴随着细胞的增殖和分化，前者就是一变多的过程，后者就是一个细胞特化成各种各样细胞的过程，比如神经细胞和红细胞就非常差别。
而根据目前的认知，这伴随着细胞的干性逐步下降。
这里所谓的干性，大家可以理解为潜力股，就是干性越强，那意味着这个细胞能够分化成越多的细胞类型。
其中，受精卵是最强的，可以直接发育成个体，那自然意味着可以发育成所有类型细胞。但是像造血干细胞这种，就只能走造血了，而不能发育成为神经细胞。
就像有外行以为脐带血万能，那是扯淡。
那么，问题来了，如何从成人中获取干细胞？
二、诱导多能干细胞的来历
就像上面所提的，随着发育，越往后，干细胞越少，而且干性越弱，到了成年人，基本上没有多少干细胞了，而且这些干细胞基本上干性不足，只能分化成特定的细胞（比如造血干细胞），而其他的器官，还不一定有干细胞呢，比如大名鼎鼎的心肌干细胞，后来被证实是假的。
但是对于医学生物来说，我们是很需要干细胞的，短期是科研，长期那可是为了造福人类啊，想想，有了干细胞，直接想要什么器官就有什么器官，而且根本不需要担心排异问题，那可是你自己掉下来的肉啊。
所以，如何获取人类的干细胞，成为了一个迫切问题。
怎么获取呢？
1，在人类早期发育时候获取——违法，甚至可能相当于杀人，所以不可行。
2，我们重新给它造个人——克隆，
但是这个过程相当于重新走一遍人类从零开始，不仅仅是伦理上不允许，事实上，克隆人到目前还没成功呢，这一点可能有点出乎人们的意料。因为在科幻片或者民间文学里，克隆人早就是邪恶人或者土豪专属了。然而事实上，克隆人，很难很难，直到2018年，我们才搞定克隆猴，更别提人类了。
3，能不能有其他手段逆转细胞让它变成干细胞呢？
这就是著名的山中伸弥干的事情了。
其实山中伸弥也是被逼的。
他当年做小鼠，那干细胞是哗啦啦的来，毕竟小鼠嘛，要多少有多少，可是到了做人类，发现，找不到人类干细胞，毕竟这东西比黄金还珍贵。
没办法，山中伸弥只能去自己解决了。
最终，他想到了用一些人类细胞特有的成分来逆转细胞。
这就是著名的山中因子。
其实过程，比较枯燥，就是反复尝试。水多加面，面多加水，最终不断尝试，一共4个因子可行。
其中有癌症因子c-myc，转录因子KLF4等等。
这一发现可谓石破天惊，因此山中伸弥在搞出这东西几年后就拿了诺奖，差点刷新了诺奖生理或医学奖记录，毕竟这个奖的验证周期很长。
三、诱导多能干细胞的问题
看起来好像一切都完美了，人类又忍不住幻想了。
但是在业内，依然有问题。
1，这些因子有风险
山中因子既有癌症因子，又有病毒因子，这东西说穿了，只能科研，不能实践啊。
毕竟这些因子到了人体，一不小心就导致人得了癌症，更别提还有病毒因子。因此一直以来，山中伸弥的研究都停留在科研阶段。
于是有人就想，能不能有更简单的办法搞出来呢？
一位日本女科学家就开始大发脑洞，开发出了一种全新的诱导办法，就是给细胞刺激，比如，吃点酸？毕竟酸儿辣女嘛。
她还取了个好名字，“刺激触发的多能性获得”（STAP），当时全世界的眼睛都亮瞎了，没想到精密的生物科学竟然可以如此粗放。
然而，最终证实，tm是造假的。
于是她导师自杀了，她被邀请拍片了，她就是小保方晴子。
不过，其他人改进的过程还是在进行，但是要谨慎多了，比如调整因子啥的，不管咋说，也是修修补补啦。
2，这个干细胞，不咋行
尽管人们对诱导多能干细胞充满了赞美，但是这个细胞，实际上，有些问题。
那就是：干性不足。
山中伸弥诱导得到的多能干细胞相当于是受精卵发育5-6天时的状态，不同于全能干细胞，发育潜力比较受限。
这个时候，其实细胞已经分化不小了。
给大家一个直观地展示，那就是，ipsc，不能发育成个体，在体内无法长出胎盘。
所以，科学家们想，能不能有办法，让诱导多能干细胞再往前靠一点呢？
这就是这次我国科学家的nature成果。
四、干性加强版的诱导多能干细胞
这次nature的文章是来自中国科学院和深圳华大生命科学研究院等多家机构
大家如果简单的理解，就是：把诱导多能干细胞的干性时期往前退了3天。这次诱导出来的多能干细胞相当于人类受精卵发育3天的胚胎细胞，比之前诺奖诱导的干细胞提前了2-3天！
不要小看这短短几天，在受精卵发育时期，真是按小时计算的，差几个小时，那干性会悬殊千差万别。
基本上可以发育成绝大多数器官。
因为反过来推论，在做试管婴儿的时候，8细胞是可用的。
这次之所以能提前干细胞发育，其实得益于单细胞技术。
什么是单细胞测序技术呢？
比较复杂， 大体上大家可以理解为，更加精细的分解细胞。
比如，人们一般认为人类也就几十种细胞，然而实际上，研究发现，可能多达上千种。比如哪怕是单独的心脏，也有数十种细胞类型，这就是新的分类办法。
不是基于外观，而是基于基因表达情况来划分。
不过，这个技术还是比较贵的，所以华大做的起，我做不起，昨天还收到生物公司的推荐
这次他们用的是DNBelab C4平台，然后用DNBSEQ测序技术来分选细胞，这样就能够挑出一些干性较高的细胞。
具体的过程是这样的
先诱导细胞，然后开始单细胞测序筛选。
这是筛选出细胞的染色质图谱（真是太漂亮了，我已经开始学习）
这是4CL naïve PSC 和8CLC的转录组图谱
很懵吧，没必要，这些图是给专业人士看的，大家只需要了解：找到了潜力相当于受精卵3天的细胞。
五、有什么问题嘛？
当然有了，永远牢记一句话：这个世界没有完美的科研。
这篇研究，同样也有一些问题。
1，干性问题
这篇文章目前的干性推测过于理想了，事实上，目前对其干性的推测证据不足。
换句话：很多人认为这次找到的干细胞有多牛逼，其实这些属于推论了，该文章并没有做论证。所以，这是个遗憾。
当然未来找到更多证据，说不定可行。
2，这个文章需要更多验证
这次使用的条件，和以往发表的论文都不一样，因此也没法和之前的研究对比，这也是reviewer的看法，所以后续还要有更多研究来验证。
3，诱导多能干细胞的根本性问题依然没解决
我们提到的诱导多能干细胞的天然缺陷，这篇文章也没解决，所以，不具备应用价值。但是可以为科研提供相应的依据。
所以，还是期待未来吧。
被小保方晴子，
搞得
很多人都有阴影了
各种重大意义
等能重复后，再讨论吧
简单来说，在这项研究中，科学家发明了一种方法，可以通过“魔法药水”将从人皮肤细胞诱导获得的多能干细胞直接培养成为类似受精卵发育3天的样子。
这是什么概念呢？
大家知道，我们的生命起源于受精卵，之后，随着受精卵的无限分裂，不同的细胞发育成了我们不同的组织和器官，最终形成完整的人体。但已经分化成为某种组织和器官的细胞，就不具备分化成其他组织和器官的潜能了。
研究人员开发了一种“魔法药水”，将皮肤细胞逆向诱导成为具有全能性的细胞。相当于让“成年”版本的细胞返老还童，逆向转化为具有更多可能性的“婴儿期”版本的细胞。
“这些全能性的细胞重建了受精卵仅分裂3次后的胚胎状态，相比过去的多能干细胞，这种细胞可以分化为胎盘组织，并可能发育成为更优质的各类身体组织，为全世界数百万需要进行器官移植的患者带来福音。”论文的通讯作者，中国科学院 Miguel A. Esteban 教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。
“这个成果也是再生医学和单细胞测序技术相结合的完美典范”，论文的另一位通讯作者、深圳华大生命科学研究院刘龙奇博士介绍说，“通过大规模单细胞多组学图谱的方法，对干细胞技术手段在体外或体内获得的细胞或组织进行高效鉴定，将极大地加速再生医学领域的发展。”
其实，这不是科学家第一次在体外将体细胞诱导为干细胞。2012年，诺贝尔生理学或医学奖颁发给了成功将已经成熟的体细胞诱导为多能干细胞的日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)。山中伸弥诱导得到的多能干细胞相当于是受精卵发育5-6天时的状态，不同于全能干细胞，发育潜力比较受限。
大家知道，受精卵发育，每一天都至关重要。2天，它就会分裂成2个细胞，之后，几乎每半天就会分裂一次，受精卵也就从1个细胞，变成了2个，4个，8个，16个……而全能性也会随着这个过程持续减弱，当分裂到16个细胞之后，也就慢慢失去了全能性，每个具有全能性的细胞都有可能发育成一个个体，但失去全能性的细胞，就只能分化成某个组织和器官了。
而本研究首次获得了相当于受精卵发育3天的胚胎细胞，比之前诺奖诱导的干细胞提前了2-3天！正是这2-3天的差距，让诱导得到的细胞从多能干细胞变成了全能干细胞。这是迄今为止在体外获得的最年轻的人类细胞，因此具备非常强的发育潜力。这项研究也将有助于解开人类胚胎早期发育的密钥。
这次研究使得人们可以将“成年”版本的细胞，逆向转化为具有更多可能性的“婴儿期”版本的细胞。由于这次得到的全能细胞更接近受精卵的原始状态，具有更高的全能性，若用于再生医学，培养出来的器官也就越接近真实器官的状态，更有利于移植。这意味着，在科学家们的持续努力下，在未来，取一小块你的皮肤（或抽一小管血液），就可以用你自己的细胞，定向培养出你需要的器官。这对解决器官短缺、异体和异种移植排斥反应等问题，都有着重大的意义。
这项研究的突破得益于单细胞测序技术的进步。在过去，要完成同样的实验，研究人员可能得对成千上万个细胞进行处理和培养，然而成功的概率只有不到百分之十五，无异于大海捞针。而如今，基于华大自主开发的单细胞建库测序平台（DNBelab C4）和DNBSEQ测序技术，科学家可以以低成本、高灵敏度和准确性的方法进行多维的单细胞分析，快速准确地得到具有潜能的细胞，从而开展下一步的研究。
通过实验验证，研究人员确定了诱导得到的全能干细胞和人受精卵形成3天后的胚胎细胞高度相似，并证明了该细胞具备全能性。这为未来使用患者本人细胞进行器官培养，并用于自身器官移植和替换，提供了科学依据。
通常，对于需要进行器官移植的病人来说，目前唯一的途径就是寻找匹配的供体。但如果捐赠者的血清型与接受者的血清型差异太大，移植可能会失败。而通过基因编辑动物器官为人类提供器官来源的方法，现也处于起步阶段。不久前，人类历史上首个移植基因编辑猪心的患者大卫·贝内特（David Bennett），在接受手术约两个月后，于美国当地时间3月8日去世，着实让人惋惜。
目前，需要器官移植的患者人数和器官捐献人数相差巨大，即便患者能够顺利走下手术台，异体移植和异种移植带来的排斥反应也是器官移植的一大障碍。希望在华大等全球科研和医疗机构的持续努力下，在不久的将来，器官移植也可以“自力更生”。
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