说话人 1: 欢迎收听萨尔克研究所的“治愈始于此”播客，科学家们与主持人Allie Akmal和Brittany Fair一起畅谈突破性发现。.
Allie Akmal： 核心设施是所有萨尔克实验室共享的资源，这样每个实验室就不必自己开发基因测序或专业显微镜等专业知识。肯·迪芬德费尔（Ken Diffenderfer）负责一个干细胞核心设施，我们有机会与他谈谈这具体涉及到什么。干细胞核心是做什么的？
肯·迪芬德费尔 我们实验室专注于为研究所的研究人员提供人类干细胞模型，用于在人类细胞系统中研究衰老、发育和疾病。.
Allie Akmal： 干细胞是人体内一种非常特别的细胞，它们就像身体的“万能牌”，能够分化成身体里各种不同的细胞。举个例子，就像一个种子可以长成一棵大树，干细胞也可以变成肌肉细胞、神经细胞、血细胞等等。 干细胞主要有两种： 1. **胚胎干细胞：** 它们来自非常早期的胚胎，所以有潜力变成身体里的所有细胞类型。 2. **成体干细胞：** 它们存在于我们出生后身体的各个组织中，比如骨髓、皮肤、脂肪等。它们的功能稍微有限一些，通常只能分化成与其来源组织相关的细胞。 科学家们研究干细胞，是因为他们认为干细胞在修复受损组织、治疗疾病方面有巨大的潜力。比如，通过使用干细胞来替换受损的细胞，或许可以治疗像糖尿病、心脏病、帕金森病这样的疾病，或者帮助身体更快地从伤病中恢复。.
肯·迪芬德费尔 是的，绝对的。这真是个好问题。干细胞就是一种细胞，它拥有将自己转化为不同类型细胞的非凡独特能力。.
Allie Akmal： 您说的“不同的细胞类型”是什么意思？
肯·迪芬德费尔 对。我们是非常复杂的、多细胞的有机体，细胞在整合，器官和器官系统也在整合，从而构成我们，对吧？所有这些复杂性最终都源自一个单一的细胞，对吧？因此，干细胞发育成构成器官和器官系统的所有这些独特组成部分的这种能力，确实是它们独一无二的原因。它们拥有的、能够做到这一点的这种特性，就是我们所说的分化。因此，最基本的层面，干细胞就是一种能够分化成其他东西的细胞。.
Allie Akmal： 这算是专业化吗？
肯·迪芬德费尔 是的，当然。你可以那样想。是的。所以细胞基本上没有明确的目的，然后它做出生命决定，随着时间的推移，它变成了一个极其专业化的单位，在其可能存在的身体的任何部位都具有非常独特的作用。.
Allie Akmal： 哇，那太酷了。听起来你对干细胞很有热情。你是怎么开始做这方面的研究的？
肯·迪芬德费尔 是的。所以我第一次接触干细胞是在加州州立大学海峡群岛分校读本科的时候，有机会在一个实验室工作，他们当时在研究一种神经干细胞系，并以此为平台，观察一位校内化学家开发的药物如何引发这些细胞的反应，对吧？是否会促使细胞分裂更多，还是更少？是否会促使该神经干细胞比其他类型神经元以更高的频率产生特定的神经元？但这真的触动了我，这些细胞的能量是巨大的。.
Allie Akmal： 所以你本科时就研究过它们。.
肯·迪芬德费尔 是的。.
Allie Akmal： 然后你读研究生了？
肯·迪芬德费尔 是的。是的。所以我还在加州州立大学海峡群岛分校上了研究生。我在那里完成了硕士课程，其中包含干细胞技术作为一部分。课程的一部分是完成一个为期一年的实习，我在圣地亚哥地区的斯克里普斯研究所完成了实习。这在某种程度上为我在索尔克研究所找到了这份工作铺平了道路。.
Allie Akmal： 在研究中，干细胞还有哪些令人兴奋的应用方式？
肯·迪芬德费尔 是的，所以它们数量众多且种类繁多。我们在萨克研究所使用它们的一些非常令人兴奋的方式是，通过培养特定患者的干细胞系来研究疾病，这项技术是由一位名叫山中伸弥的日本科学家于 2006 年开发的，通过这项技术，我们可以有效地获取已永久分化的细胞，这种细胞已经做出了它毕生的所有选择。它不再是干细胞，我们可以通过活检、抽血等方式获取这些细胞，并将它们完全逆转回人类发育的早期阶段。.
Allie Akmal： 你如何把它移回过去？
肯·迪芬德费尔 大多数情况下，我们在做皮肤活检时，会采用所谓的 "打孔活检"，但这只是一小块直径约为三毫米的皮核。我们取下这一小块皮肤，用酶处理一夜。这些酶会分解活检组织中的所有单个细胞。然后，我们就可以把这些细胞放到一个塑料培养皿中，让它们生长、扩大，开始覆盖整个培养皿的表面。然后，我们可以向这些细胞导入四个关键基因。这就是山中博士在 2006 年发现的四个关键基因。因此，我们使用高度工程化的病毒，这些病毒已去除所有致病成分。从本质上说，我们只是把它们当作遗传物质的穿梭机。因此，我们会用这些病毒感染细胞，然后让它们从永久分化、永久发育的细胞过渡到人类发育的最初阶段，我们称之为多能性。.
肯·迪芬德费尔 因此，这个过程大约需要三到四周。基本上，它们就像实验室培养皿中的皮肤细胞，然后随着时间的推移，它们开始发生轻微的变化。我们看到皮肤细胞从这些非常细长的、紧密聚集在一起的细胞，转变成这些非常非常小、紧密压缩的细胞群，我们称之为集落。而这些集落就是诱导多能干细胞开始形成的。.
Allie Akmal： 所以在那一点上，这些细胞能够变成心肌细胞、肺细胞或脑细胞吗？
肯·迪芬德费尔 当然。在那个阶段，这些细胞是多能的，这是干细胞转化为人体内任何细胞类型的独特能力。.
Allie Akmal： 哇。.
肯·迪芬德费尔 如果我们设想以个体化的方式进行，就像我们可以利用诱导多能干细胞技术一样，大多数人都会非常非常兴奋。我有一个亲戚患有帕金森病。你可以研究那个，对吧？我有一个亲戚患有囊性纤维化。你可以研究那个。因此，人们可以立即联系起这些技术，并看到它们不仅对学术界和医学界在探索这些疾病和更好地理解它们方面具有价值，而且还看到这些理解如何能带来更好的治疗、更好的疗法。.
Allie Akmal： 所以帮我描绘一下干细胞核心是什么样的。你们是不是有很多大桶的液体，里面漂浮着未分化的干细胞？
肯·迪芬德费尔 是的。这是一个很棒的问题。我们就在街角。 你想过来参观一下吗？
Allie Akmal： 现在吗？
肯·迪芬德费尔 是的，当然。.
Allie Akmal： 好的。.
肯·迪芬德费尔 我觉得我们好像在收听一期“Radio Lab”节目。好了，我们进入核心区域吧。.
Allie Akmal： 好的.
肯·迪芬德费尔 如果门为我们打开。就这样。好的，艾莉，欢迎来到索尔克干细胞核心。.
Allie Akmal： 谢谢，肯。.
肯·迪芬德费尔 我们有几台专门的设备，可以让我们实际成像我们所处理的细胞模型。有些只是普通的显微镜，可以将细胞培养物从培养箱中取出，放在显微镜载物台上进行观察，有些则更令人兴奋一些。我现在就想给你们展示一下。.
Allie Akmal： 横河 Cell Voyager 1000？
肯·迪芬德费尔 我们有yes that，所以这是一个很棒的系统，可以让我们进行高分辨率成像，共聚焦风格的成像。但这个腔室实际上是为了将细胞维持在37摄氏度，也就是体温，并且还会注入少量二氧化碳2 在它们内部，它模仿了我们在孵化器中储存细胞时的生长条件。因此，我们可以进行长时间的成像实验，对运行显微镜的软件进行编程，使其在一天的过程中、两周、一个月的时间里，每五分钟或每小时成像一次。.
Allie Akmal： 哇。.
肯·迪芬德费尔 并真正追踪细胞在那个时间段内的行为，并直观地监测这些变化。这是我们最常用的设备。这是我们的 Incucyte。它实际上是一个内置于培养箱中的显微镜。但它最酷的地方在于，它可以同时对多个培养板进行成像。它实际上正在成像。所以我无法打开它给你们看。.
Allie Akmal： 看起来有点像酒柜，但里面是细胞。.
肯·迪芬德费尔 它确实看起来像一个细胞的酒柜。是的，比你的酒柜稍暖和一点。是的。.
Allie Akmal： 好的.
肯·迪芬德费尔 是的。.
Allie Akmal： 太酷了。.
肯·迪芬德费尔 所以我们这个部分就是这样。如果我们沿着这条走廊往下走，可以看到我们的另一个隔间，这个隔间是专门用于媒体准备的。这是一条有点长的走廊，一侧有一些长凳，然后是一些架子，上面放着我们在生产和媒体中使用过的各种玻璃器皿。.
Allie Akmal： 你说的媒体，不是指 CNN 或 NPR？
肯·迪芬德费尔 不，我说的不是那些新闻媒体。我说的是细胞生长所用的液体。没错。这就是我们的细胞培养基。这里干细胞核心使用的许多细胞模型，对它们生长的液体培养基都有极其特殊的要求。因此，我们很幸运地拥有一些关于这些要求的专业知识。我们可以自己配制这些复杂的培养基。我们在这个区域做了很多这样的工作。现在不是很忙，但大约每隔一周，我们就会进行一次这种大批量配制特殊培养基的工作。所有这些都是手工完成的。没有机器人或自动化在做这个。是我和我们的小团队技术人员亲手混合各种成分，然后无菌过滤，最后提供给我们的用户。是的。.
Allie Akmal： 这有点像是为细胞特调鸡尾酒。.
肯·迪芬德费尔 没错。是的。但很遗憾，我们不能喝这个。是的。很酷。那么，接着往下看，如果我们转向右边，我们会看到我们的一个组织培养间，这些间是这个设施的核心。这里是所有细胞培养活动发生的地方。.
Allie Akmal： 那么今天有什么样的细胞提供给我们呢？
肯·迪芬德费尔 天哪，我们有很多东西。我想给你们展示的第一个东西是一些成纤维细胞。.
Allie Akmal： 成纤维细胞.
肯·迪芬德费尔 成纤维细胞。所以这些细胞实际上可以来源于一小块人类皮肤活检。这些成纤维细胞是进行iPSC或诱导多能干细胞衍生过程非常非常常见的起始材料之一。对。我们今天研究的成纤维细胞是与加州大学圣地亚哥分校研究阿尔茨海默病的一个大型研究团队合作获得的。所以，这些成纤维细胞实际上来源于一位阿尔茨海默病患者，我们正在对其进行培养。所以，这就是这里的起始材料。在我们真正开始在显微镜下观察之前，我只想给大家展示一下，如果你看这个孔，这就是我们的一个多孔板。这个板上有24个小孔。其中一个孔里含有非常非常少量的培养基，并且有一个小组织圆盘，你也许能看到。那实际上-
Allie Akmal： 哦，是的。.
肯·迪芬德费尔 皮肤，皮肤穿刺活检就放在培养皿的最底部。当这些活检样本送来时，我们会用酶处理过夜。然后第二天，我们会冲掉酶，然后将一小片组织放在涂有明胶的培养皿底部，这种明胶和你家里做果冻用的是完全一样的。它只是一种生物性质的细胞培养级别的
Allie Akmal： 哇。.
肯·迪芬德费尔 然后我们让它附着在明胶上，然后滴上极少量极少量的培养基。刚好能够保持湿润，但又不能太多，以免培养基溢出组织表面。因为如果这样的话，组织就会开始漂浮。我们希望它能停留在明胶上。当它停留在明胶上时，微小的细胞会开始从活检组织中爬出来。这实际上就是我们从组织中分离细胞的方法。.
Allie Akmal： 哇。还有，你正在用控制显微镜的电脑——
肯·迪芬德费尔 这款显微镜确实带有一个小摄像头，这使得我们所有人都可以同时观看同一物体，而不用大家挤在两个小目镜上。所以我们有一个小摄像头，它会将图像传输到这台电脑屏幕上。让我把它好好地聚焦一下。这是组织的边缘。它是一个小的圆形圆盘。我们四处看看，看看能不能看到一些细胞。我想我看到了一些。把它好好地聚焦一下。所以你看这里边缘的地方，在屏幕上有点难看清。你可以看到我们有这些小细胞，这些小的圆形细胞就在这个组织的边缘，它们在那里，好像正从组织里爬出来。.
Allie Akmal： 所以你指的是那些微小、半透明的圆圈吗？
肯·迪芬德费尔 是的，是的。就是这里盘子底部连接着的那些。.
Allie Akmal： 好的.
肯·迪芬德费尔 哦，是的。这里是一个更加动态的区域。所以这确实是那个的一个更大、更好的例子，所以你可以看到我在这里，在活检的顶部区域，那里有很多细胞正在爬出来。.
Allie Akmal： 为了说清楚，我们没有实时看到任何运动，但活检组织边缘的细胞浓度更高，如果查看早期拍摄的图像，其向外运动将是显而易见的。这几乎就像海洋中的一片珊瑚礁。.
肯·迪芬德费尔 是的。.
Allie Akmal： 你所看到的表面之下。.
肯·迪芬德费尔 是的。绝对。你可以那样理解。是的，是的，是的。所以下一件事，所以你们是诱导多能干细胞。它们看起来像我们通常在人类早期发育中看到的非常非常紧凑、紧密的细胞群。.
Allie Akmal： 是在精子使卵子受精后不久吗？
肯·迪芬德费尔 是的，大概在那之后五天。.
Allie Akmal： 哇。.
肯·迪芬德费尔 是的。是的。但这些细胞并非来自那个过程，对吧？这些是诱导多能干细胞，来源于我们重新编程为诱导多能干细胞状态的人类皮肤，但它们仍然在很大程度上模仿了我们在胚胎干细胞中会看到的一些特性和行为。.
Allie Akmal： 太棒了。.
肯·迪芬德费尔 接下来我要向你们展示的是一种我们能够生成的令人兴奋的终端产品。这些是心肌细胞。这些细胞非常非常酷的一点是，在我们通过诱导多能干细胞对其进行分化并使其成熟的过程中，成熟的细胞会做一些非常非常酷的事情。希望你们可以看到。.
Allie Akmal： 我的天哪。.
肯·迪芬德费尔 这些细胞实际上在有节奏地搏动。.
Allie Akmal： 是的。.
肯·迪芬德费尔 这也不是什么戏法，我也没有摇晃培养皿。这些细胞在成熟过程中就会这样。.
Allie Akmal： 太疯狂了。它们都同步了。.
肯·迪芬德费尔 它们在某种程度上是同步的，对吧？仍然不是我们期望看到的四个腔室心脏那种戏剧性的组织。但它不是一种随机事件。对吧？即便是单层的细胞，也存在某种组织，这使得-
Allie Akmal： 是的，这很疯狂。在最初阶段，它们大致知道自己应该做什么。.
肯·迪芬德费尔 是的。是的。所以这就是我们在这里看到的。.
Allie Akmal： 太棒了。.
肯·迪芬德费尔 跳动的心脏细胞。是的。.
Allie Akmal： 真是太……
肯·迪芬德费尔 所以很难形容，对吧？
Allie Akmal： 很难停止观看。.
肯·迪芬德费尔 很难停止观看。我们对这个非常着迷，喜欢看这个。当我们过得不好时，我们会来看看心肌细胞。.
Allie Akmal： 这真的很平静。.
肯·迪芬德费尔 对他们奉承。是啊。我们需要一些禅宗类型的音乐在这里。我们可以都放松一下。拿出瑜伽垫。.
Allie Akmal： 很酷。.
肯·迪芬德费尔 是的。.
Allie Akmal： 它们能这样放多久？
肯·迪芬德费尔 嗯，所以我们手里的心肌细胞对温度变化非常敏感。因此，当它们离开培养箱时，它们会开始减慢速度，最终会停止跳动。把它们放回培养箱里，几个小时后它们会重新开始跳动。好的。另外，当我们更换这些细胞的培养基时，我们看到同样的事情发生了，它们减慢速度或停止跳动。然后，如果我们把它们放回培养箱，几个小时后，它们又开始跳动了。所以你们，实际上我之前过来看你们的时候，已经帮你们把它们救回来了。.
Allie Akmal： 那怎么样？
肯·迪芬德费尔 我们的一位技术人员正要更换所有这些的介质，所以我正好在他之前赶上他。.
Allie Akmal： 哦，哇。.
肯·迪芬德费尔 否则我们现在可能看不到被殴打的细胞。.
Allie Akmal： 哇。.
肯·迪芬德费尔 是的。.
Allie Akmal： 他们当时只是在休息，并适应新的媒体。.
肯·迪芬德费尔 他们本应在休息并适应新的媒体。没错。.
Allie Akmal： 我的天哪，你们给了我们一个盛大的参观。.
肯·迪芬德费尔 谢谢。.
Allie Akmal： 你说到了所有要点。.
肯·迪芬德费尔 非常感谢您的到来。我很高兴今天能与您分享一点关于细胞的内容，并向您展示这个。.
说话人 1: 下次继续收听索尔克最前沿的科学内容。在索尔克，世界顶尖科学家们携手合作，探索从癌症到阿尔茨海默症，从衰老到气候变化等宏大而大胆的理念。《治愈的起点》是索尔克研究所传播办公室制作的。如需了解更多关于今天讨论的研究内容，请访问 salk.edu/podcast。.