改变干细胞研究的“Village”方法

一项强大的新干细胞技术使人类遗传学和生物学之间关系的大规模研究成为可能。

使用加文医学研究所开发的一种方法，在同一个培养皿中研究来自数百个人的干细胞样本，可能对个性化治疗和复杂人类特征的研究具有革命性的潜力。

干细胞可以在体内发育成许多不同的细胞类型，使科学家能够在人体细胞中研究疾病和测试药物。然而，一个主要的障碍是所需的费用和时间，因为这些研究需要来自数百甚至数千名捐赠者的样本。

Garvan团队创新的“培养皿中的Village”系统可以通过在同一个培养皿中同时培养和研究来自大量供体的干细胞来加速这项研究，使研究效率提高100倍。

“我们的Village模型为理解人与人之间的基因差异如何影响健康和疾病提供了一种强有力的方法，”加文研究所细胞科学主任、新南威尔士大学细胞基因组学未来研究所主任、该研究的高级作者约瑟夫鲍威尔教授说。“尽管我们的大部分DNA是相同的，但我们基因的差异导致了独特的特征和反应。Village系统大规模地捕捉到了这种多样性，揭示了人与人之间的遗传差异如何影响生物学和疾病背后的复杂机制。”

先前的群体基因组学研究依赖于一种被称为散装RNA测序的技术来评估基因表达，这种技术有效地将不同细胞类型的不同表达平均到一个单一的测量中。这掩盖了单个细胞或细胞类型之间的潜在差异，并可能提供样本中基因表达的不完整或有偏见的观点，可能导致不准确或误导性的结论。

为了克服这些挑战，研究人员开发了“Village”方法，将来自多个供体的干细胞培养在一个培养皿中，并使用一种称为单细胞测序的技术进行分析。他们的发现表明，这种方法保留了个体文化的关键特征。这提供了一种有效的解决方案，可以将实验扩展到所需的大量样本量，从而获得准确的总体快照。

这是研究人类生物学的绝佳场所

“培养皿中的Village”方法可以对通常无法进入的人体器官系统进行大规模研究。从许多个体中产生器官特异性细胞，无需从捐赠者那里获得这些器官的活组织样本，并且克服了仅研究少数个体细胞的局限性。例如，它可以通过从成千上万的人身上产生心脏细胞来揭示心脏状况，这是直接组织采样所不可能做到的。

“医学研究往往依赖于动物模型，而动物模型并不能完美地代表人类的生理状况。诱导多能干细胞可以从患者血液样本中产生，提供患者的完整DNA图谱，然后可以分化成人体几乎任何类型的细胞。从基础科学的角度来看，基于干细胞的系统是深入了解人类遗传学和生物学之间关系的有力手段，这是动物模型无法实现的，”鲍威尔教授说。

从培养皿到诊所

这种方法将使快速跟踪临床试验，以预测患者群体对药物的反应，从而发现新的治疗方法。

“这项研究的转化潜力尤其引人注目。通过同时研究来自许多个体的细胞，我们可以在前所未有的规模上确定影响疾病和治疗反应的遗传因素，”该论文的第一作者、加文大学的博士后科学家德鲁·尼文博士说。

“一个例子是评估心脏毒性，或路易体积聚在帕金森氏症中来自患者的数百个细胞系。这类研究将揭示遗传群体之间共有的和独特的反应，而不是反映单个个体。这些见解可以通过预先选择可能受益的患者群体来为临床试验提供信息。总的来说，这种方法可以改变我们将干细胞科学转化为精确治疗的能力，”她说。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

它是人口基因组学和干细胞研究交叉领域的一个大型合作机构的一部分，研究伙伴来自昆士兰大学、墨尔本大学和孟席斯研究所。

鲍威尔教授说:“我们期待看到我们的Village系统如何被用来获得对复杂特征和疾病的遗传基础的前所未有的见解，转化为精确的诊断，量身定制的治疗和更好的健康。”