來自香港大學李嘉誠醫學院（港大醫學院）的劉澎濤教授團隊，研發了一種獲取幹細胞的新方法，在全球首次成功獲得豬和人的擴增潛能幹細胞（EPSCs），這些幹細胞具有胚胎發育初期細胞的特徵，可以發育成任何類型的細胞，這類細胞也被稱為全能細胞。
豬和人類擴增潛能幹細胞的建立，為研究人類發育和再生醫學提供了巨大的潛力。劉澎濤在接受 DeepTech 採訪時表示，除了在一些嚙齒類及靈長類動物以外，很多胚胎幹細胞領域的科學家已經做了很多的嘗試，都無法在其他哺乳類動物中建立胚胎幹細胞株，尤其是豬。最新研究證實從豬和人類身上均能取得擴展潛能幹細胞。
就像一張窗戶紙捅破之後，現在諸多前沿生物技術都可以用在這個細胞上，將為研究胚胎發育，以及為基因組學、再生醫學、生物科技及農業的轉化研究帶來巨大突破。
這項研究由劉澎濤團隊主導，英國劍橋維康桑格研究院及德國聯邦動物衛生研究院的研究人員參與合作。論文發表在 6 月 3 日的 Nature Cell Biology 雜誌上。
圖 | 香港大學劉澎濤教授（右）、楊樹標教授（中）和助理教授張知恆博士（左）（圖片來源：香港大學官網網
首次創建擴增潛能幹細胞
在上世紀 70 和 80 年代，科學家首次從小鼠囊胚建立胚胎幹細胞系。但迄今為止，除了在一些嚙齒類及靈長類動物以外，科學家一直較難從其他哺乳類動物建立胚胎幹細胞株。
目前得到的胚胎幹細胞，是在受精卵發育成大約 100 個細胞的胚囊階段提取的，而榮獲 2012 年諾貝爾生理或醫學獎的誘導多能幹細胞，也只能發育成某些特定的細胞譜系。
截至目前，胚胎幹細胞一般都是來自於最少有數十個細胞的著床前胚胎（又稱囊胚）。在囊胚形成前，胚胎細胞仍然具備分化成不同種類細胞的可能性，因此具有全能性特徵。
劉澎濤團隊在多年前就提出新的擴增潛能幹細胞構想，他們認為從比囊胚期更早期的著床前胚胎建立幹細胞體系，成功的機會可能更大。
劉澎濤實驗室於 2017 年在小鼠幹細胞研究中首次發現突破性的進展，找到了細胞譜系分化的主要分子路徑，並建立了小鼠 EPSC 細胞系。EPSCs 從囊胚形成前的著床前胚胎取得，因此 EPSCs 也備有全能幹細胞特色。
（來源：Atlas of Human Embryology）
劉澎濤認為，發育最初期的細胞應該比胚胎幹細胞編程更少，所以他們發明了一種從發育最初階段，比如受精卵僅分化成 4 個或 8 個細胞的階段開始培育幹細胞的新方法，並成功創建了小鼠擴展潛能幹細胞。
研究人員在對這些發育最初期細胞進行培育後發現，新細胞保持了發育最初期細胞的特徵。他們還對小鼠的胚胎幹細胞和誘導多能幹細胞重新編程，製造出 EPSCs。
擴展潛能幹細胞擁有的發育特質是傳統或是標準的胚胎幹細胞或誘導性多功能幹細胞所沒有的。擴展潛能幹細胞具備分化為胚胎及胚胎外細胞譜系的潛力，包括胎盤裡的滋胚層和卵黃囊的細胞，把發育生長的時鐘逆轉到細胞最早期的類型。擴展潛能幹細胞也可以讓研究人員研究早期胚胎的發育、以及流產和發育障礙的原因。
將新方法拓展到豬的研究
而在這項最新研究中，劉澎濤團隊認為在小鼠中獲取擴展潛能幹細胞的新方法，或許也能用在豬及人類身上。
豬具有重要的生物醫學研究價值，因為其遺傳基因、身體構造及生理機能（如器官大小）與人類相近。如果能夠改造豬只的幹細胞基因，不但對動物健康及養殖生產將大有助益，也直接促進生物醫學研究，比如器官移植。
劉澎濤表示，越早在哺乳類動物胚胎發育初期取得幹細胞，細胞中物種之間可能存在的差異越小，EPSC 技術應用在多種哺乳類物種上的成功機會就越大。這項研究的目的就是研究在什麼條件下，可以在不同物種的胚胎發育的最早期取得幹細胞。胚胎發育最早期的胚胎細胞猶如一張白紙，這次研究結果證明，這個構思和猜想基本上是正確的。
「過去數十年，科研人員不斷嘗試提取豬胚胎幹細胞，但是只取得有限的進展。現在我們使用 EPSC 科技成功地從豬著床前胚胎建立幹細胞培養體系，並系統地分析這些新型幹細胞的發育、細胞和分子特徵。重要的是，我們亦以同樣方法取得類似的人類 EPSC 幹細胞。這些研究成果，以及我們以前發表的小鼠 EPSCs，標示著胚胎幹細胞研究向前邁進重要的一步。」
該項研究證實從豬只及人類身上，均能取得擴展潛能幹細胞，其中以豬只的 EPSCs 研究結果尤其重要，因為這是科研人員首次在豬早期胚胎中取得幹細胞，而人類的 EPSCs 則可為人體的發育成長及再生醫學研究提供新的細胞來源。
圖 | 豬擴展潛能幹細胞（來源：sanger institute）
至今，劉澎濤團隊已經成功從小鼠、豬只和人類取得 EPSCs。這些來自不同物種的幹細胞，有相似的分子特性，而且容易作多次基因編輯。人類的 EPSCs 除了可以分化為人體的所有細胞類型，以及可用於人類疾病和再生醫學研究之用，也由於人類的 EPSCs 可產生大量胎盤滋養層細胞，還可以提供研究妊娠併發症如子癇前期及流產等的機會。
本研究的共同第一作者、德國聯邦動物衛生研究院的 Dr Monika Nowak-Imialek 表示，從豬胚胎分離出來的 EPSCs 是全球首個擁有完整特徵的豬胚胎幹細胞株。由於 EPSC 具有分化成所有種類細胞的發育潛能，它們將可以極大程度促進發育生物學、再生醫學、器官移植、疾病模型，動物健康、農業及生物科技。
劉澎濤教授也向 DeepTech 表示，他們會繼續拓展 EPSC 技術的研究，也會與不同的機構進行應用研究合作，比如可以做非洲豬瘟感染分子機制的研究。