常用的iPS重编程方法是否安全?
生物通 · 2016/02/24
最近,由美国斯克里普斯研究所(TSRI)和J. Craig Venter研究所(JCVI)的科学家带领的一项新研究证明,制备多潜能干细胞供临床使用的行为,不太可能将致癌基因突变传递给患者。


诱导多能干细胞(称为iPSCs)类似于人类胚胎干细胞,这两种细胞具有独特的自我更新能力,具有灵活性,能变成人体中的任何细胞。然而,iPSC细胞是由重编程的皮肤或血细胞产生的,并不需要胚胎。

重编程是一个漫长的过程(大约一至两周),大部分效率不高,通常只有少于1%的原发性皮肤或血细胞能成功地变成iPSC。iPSCs在再生医学领域具有很大的应用潜力,它们可以提供患者特异性细胞的单一来源,替换那些因损伤或疾病而失去的细胞。它们也可以被用来制备新的疾病模型,利用这些模型可以开发新的药物和治疗方法。

目前制备干细胞的重编程方法有很多。2月19日,2012年诺奖得主山中伸弥在Nature Reviews Molecular Cell Biology杂志上发表文章,全面回顾了iPS重编程的发展历程。而在1月13日,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家们开发出了一种新方法,通过“挤压”细胞可将它们转变为干细胞。这种方法为大规模生成医用干细胞铺平了道路。在细胞重编程方面,科学家们也取得了很多进展,例如,美国Gladstone研究所和加州大学旧金山分校(UCSF)的科学家们,成功将人体皮肤细胞转化为功能健全的胰腺细胞。新的细胞可产生胰岛素响应葡萄糖水平的变化,并且,在移植到疾病小鼠模型体内之后,这些细胞可保护动物免于患上糖尿病。这项新的研究发表于《Nature Communications》。

然而,诱导多能性的压力可能会在诱导多能干细胞(iPSC)的过程中带来有害的DNA突变,这会影响它们在细胞疗法中的应用。最近,由美国斯克里普斯研究所(TSRI)和J. Craig Venter研究所(JCVI)的科学家带领的一项新研究证明,制备多潜能干细胞供临床使用的行为,不太可能将致癌基因突变传递给患者。这项研究发表于2016年2月19日的《Nature Communications》杂志上,是在快速发展的干细胞治疗领域中评估患者安全的重要一步。

这项新的研究主要关注的是,在人类患者中使用诱导多能干细胞(iPSCs)的安全性。由于iPSCs可以分化为体内任何类型的细胞,因此,它们有可能修复由受伤或疾病(如帕金森和多发性硬化症)引起的损害。

本研究共同负责人、TSRI发育神经生物学教授Jeanne Loring,和JCVI人类生物学教授Nicholas J. Schork指出:“我们想知道,重编程细胞是否会使细胞易于突变。答案是‘不’。”Schork补充说:“病人的安全是第一位的,而我们的研究第一次解决了关于‘iPSC细胞替换策略’的安全问题,并有望将引发科学界更多的兴趣。”

为了制备一个iPSC,科学家们必须重编程一个成人细胞,如皮肤细胞,以表达一组不同的基因,这可以使用病毒作为载体,或使用信使RNA(mRNA)分子来完成。

研究人员研究了生产iPSC的三种常用方法(整合逆转录病毒载体、非整合仙台病毒和合成的mRNA),评估每一种方法引发致癌基因突变的潜力。虽然研究人员注意到了在iPSCs中的一些轻微改动,但是没有哪种方法可导致显著的突变。研究人员重复实验2次以上,再次发现没有显著的风险。

Loring表示:“我们用来制备多能干细胞的方法,是安全的。”

科学家们警告说,细胞重编程过程中即使iPSCs没有获得致癌突变,但是以后随着iPSCs在实验室培养物中的繁殖,潜在有害的突变可能会积累。Loring说,在将这些细胞用于治疗之前,科学家们必须分析他们的细胞,以发现这些突变。

Loring说:“我们需要继续制备这些细胞以供临床应用。我们推荐的质量控制是,在你将这些细胞用于人类之前,使用基因组方法,来全面地表征它们。”

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