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科学家发明产生iPS细胞新方法 或优于山中伸弥获诺奖体系

2014/09/18 来源:生物探索
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导读
iPS细胞在2006年由诺奖得主山中伸弥等科学家提出,他们设计的诱导iPS细胞产生的体系OSKM虽能产生大量的iPSC,但其中大多数不能通过多能性测试。近日,一项新研究中,科学家设计出了一组新的重编因子组合——SNEL,该组合诱导的iPS细胞,约80%能通过多能性测试。


耶路撒冷希伯来大学的研究人员发明了一组高效的重编因子组合(reprogramming factor,编者译),它能够诱导体细胞去分化为高质量的诱导多能干细胞(iPS细胞)。相关论文发表在《Cell Stem Cell》杂志上。

通过导入外源基因使体细胞去分化产生的细胞被称为iPS细胞,最早在2006年由日本和英国两位科学家Shinya Yamanaka和Kazutoshi Takahashi提出,他们最终因此而获得2012年诺贝尔奖。

iPS细胞的起源

再生医学旨在通过细胞移植取代损坏或丢失的细胞、组织或者器官,但由于胚胎干细胞的来源牵扯到道德问题,因此科学家们一直在研究如何将体细胞重新编程成类似胚胎干细胞的状态,也就是iPS细胞。

Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka认为未受精卵和胚胎干细胞中含有某些能给予体细胞全能性或者多能型的因子。因此他们对24个符合此类条件的候选基因进行筛选,将这些基因导入鼠体细胞中(采用逆转录转染的方式)诱导体细胞成为多能干细胞。他们最终确定了Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这四个因子起关键作用,统称为OSKM。

然而,科学家们发现利用OSKM诱导体细胞去分化,重新编程为 iPS细胞的过程很容易引发遗传学上的异常,从而限制了 iPS细胞在医学和研究领域的应用。

新的诱导组合SNEL

在这项研究中,研究人员通过生物信息学分析,设计出了一组新的重编因子组合,包括Sall4、 Nanog、 Esrrb和Lin28,统称SNEL,它们能够诱导产生高质量的iPS细胞。尽管SNEL诱导产生的iPS细胞数量不及OSKM,但约有80%的iPS细胞通过了最严格的多能性测试,而OSKM诱导出的iPS细胞大多数都不能通过多能性测试。

研究人员推测,之所以SNEL的诱导效果比OSKM好,可能是因为它没有依赖在体细胞基因组中就比较活跃的部分:Oct4和Sox2。研究结果表明,重编因子之间的相互作用在形成高质量的iPS细胞的过程中扮演着至关重要的角色。

这项研究结果使再生医学应用于临床又近了一步,也证明了生物信息学工具能够在提高 iPS细胞质量上发挥重要的作用。研究人员正在寻找最优秀的重编因子组合,希望能够进一步产生更高质量的iPS细胞。

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