胚胎干細(xì)胞具有治療多種疾病和揭示導(dǎo)致這些疾病的基本過程的潛力，因此對生物醫(yī)學(xué)科學(xué)具有巨大的前景。然而，科學(xué)上和非科學(xué)上都存在一些障礙，使科學(xué)家無法利用這些特殊的細(xì)胞來治療心臟病、糖尿病、阿爾茨海默病和其他疾病。

在6月13日發(fā)表的一篇論文在自然界中,索爾克生物研究所的科學(xué)家們報告發(fā)現(xiàn),ES細(xì)胞周期的“神奇的國家”在胚胎發(fā)育的早期階段,在這一連串的基因?qū)τ诩?xì)胞力量(一個通用的細(xì)胞分化的能力,或開發(fā),與專門的函數(shù))細(xì)胞被激活。這種被稱為全能性的特殊情況使胚胎干細(xì)胞具有獨特的能力，可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成任何類型的細(xì)胞，從而使其成為具有吸引力的治療靶點。

索爾克基因表達(dá)實驗室的教授、資深作者薩繆爾·l·普法夫說:“這些發(fā)現(xiàn)讓我們對細(xì)胞發(fā)育潛力重要的基因網(wǎng)絡(luò)有了新的認(rèn)識。”我們已經(jīng)確定了一種機(jī)制，可以使胚胎干細(xì)胞恢復(fù)到更年輕的狀態(tài)，在那里它們更具有可塑性，因此在治療疾病、損傷和衰老方面可能更有用。

胚胎干細(xì)胞就像橡皮泥一樣，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以誘導(dǎo)成體內(nèi)的特化細(xì)胞，例如皮膚細(xì)胞或胰腺細(xì)胞。在胚胎發(fā)育的初始階段，當(dāng)一個胚胎只有5到8個細(xì)胞時，干細(xì)胞是全能的，可以發(fā)育成任何類型的細(xì)胞。三到五天之后，胚胎發(fā)育成一個叫做囊胚的細(xì)胞球。在這個階段，干細(xì)胞是多能的，這意味著它們幾乎可以發(fā)育成任何類型的細(xì)胞。為了使細(xì)胞分化，細(xì)胞內(nèi)的特定基因必須被激活。

Pfaff和他的同事對未成熟的小鼠卵細(xì)胞(即卵母細(xì)胞)和兩細(xì)胞期胚胎進(jìn)行了RNA測序(一種新的技術(shù)，源自基因組測序，用于監(jiān)測哪些基因是活躍的)，以識別受精前和受精后立即啟動的基因。Pfaff的研究小組發(fā)現(xiàn)了一組基因序列，這些基因與這種特權(quán)狀態(tài)的全能性有關(guān)，并注意到這些基因被干細(xì)胞附近的逆轉(zhuǎn)錄病毒激活。

人類基因組的近8%是由發(fā)生在我們祖先身上的病毒感染的古老遺跡構(gòu)成的，這些病毒感染是一代一代傳下來的，但無法產(chǎn)生感染。Pfaff和他的同事們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞已經(jīng)使用這些病毒中的一些作為工具來調(diào)節(jié)自己基因的開關(guān)。普法夫說:“進(jìn)化告訴我們，‘我們要用檸檬做檸檬水，然后利用這些病毒來造福人類。’”利用古代病毒的殘骸在胚胎早期發(fā)育的特定時刻啟動數(shù)百個基因，使細(xì)胞有能力轉(zhuǎn)變成身體中的任何一種組織。

索爾克的科學(xué)家們從他們的觀察中發(fā)現(xiàn)，這些病毒受到非常嚴(yán)格的控制——他們不知道為什么——并且只在胚胎發(fā)育的一個短窗口期活動。研究人員在胚胎早期識別出胚胎干細(xì)胞，然后進(jìn)一步培育胚胎，并在實驗室培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)。他們發(fā)現(xiàn)一組罕見的特殊胚胎干細(xì)胞激活了病毒基因，將它們與培養(yǎng)皿中的其他胚胎干細(xì)胞區(qū)分開來。Pfaff說，通過利用逆轉(zhuǎn)錄病毒的優(yōu)勢，這些罕見的細(xì)胞恢復(fù)到更具可塑性、更年輕的狀態(tài)，因此具有更大的發(fā)育潛力。

普法夫的研究小組還發(fā)現(xiàn),幾乎所有的ES細(xì)胞周期的這種特權(quán)形式,胚胎干細(xì)胞的特征已經(jīng)被科學(xué)界被低估了,第一作者托德·s . Macfarlan說普法夫前博士后研究員的實驗室最近接受了教師職位在尤尼斯•肯尼迪•施萊佛國立兒童健康和人類發(fā)展研究所。“如果阻止這種循環(huán)發(fā)生，”他說，“細(xì)胞潛能的全部范圍似乎是有限的。”

現(xiàn)在就判斷這種“神奇的狀態(tài)”是否是為治療目的獲取胚胎干細(xì)胞的合適時機(jī)還為時過早。但是，Pfaff補(bǔ)充說，通過迫使細(xì)胞處于這種特權(quán)狀態(tài)，科學(xué)家可能能夠識別出有助于擴(kuò)大可產(chǎn)生的組織類型的基因。

他說:“胚胎干細(xì)胞在臨床中的實際應(yīng)用受到了極大的宣傳。”“世界各地的實驗室都在努力研究，環(huán)境條件的微小變化可能會對這些細(xì)胞產(chǎn)生微妙而不可預(yù)測的影響。”所以，我們對這些細(xì)胞產(chǎn)生各種各樣的組織所需的基本要求了解得越多，我們就會過得越好。普法夫說，盡管這些發(fā)現(xiàn)闡明了胚胎干細(xì)胞的基礎(chǔ)生物學(xué)，但就它們的實際臨床價值而言，還有“很長的路要走”。