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Cell Stem Cell:新方法可将人类皮肤细胞重编程为干细胞

2010/12/06 来源:生物通
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导读
近日由斯克里普斯研究所丁盛博士领导的科研小组发现了一种新方法,利用一种新型的类药小分子连同Oct4基因可将人类皮肤细胞重编程为干细胞,这些干细胞进而可以转化为其他的细胞类型,例如神经细胞、心肌细胞和肝细胞。研究论文发表在12月3日的《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂

近日由斯克里普斯研究所丁盛博士领导的科研小组发现了一种新方法,利用一种新型的类药小分子连同Oct4基因可将人类皮肤细胞重编程为干细胞,这些干细胞进而可以转化为其他的细胞类型,例如神经细胞、心肌细胞和肝细胞。研究论文发表在12月3日的《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上。

“我们的最终目标是用确定的小分子诱导体细胞生成诱导多能干细胞(iPS),”丁盛博士说:“我们将提供一种全新的方法,新方法与以前的方法相比有着显著的优势,能克服例如遗传操作或难制造生物制品等问题。”

2006年日本京都大学的山中伸弥博士将4种基因转入小鼠的皮肤纤维细胞,诱导其转化为具有胚胎干细胞样特性的诱导多能干细胞(iPS),为世界上干细胞及再生医学研究开启了新的篇章。利用体细胞重编程获得多能干细胞的方法避免了胚胎干细胞研究存在的伦理争议,并为大规模生产干细胞用于廉价和一致的药物开发铺平了道路。利用患者自身的细胞生成新细胞替代那些疾病或损伤的细胞,使得许多疾病例如阿尔茨海默病、帕金森氏病和其他目前医学上的疑难疾病的治疗变为可能。

用化合物替代基因

自从山中伸弥博士用四种转录基因诱导皮肤细胞重编程诱导生成iPS细胞后, 这一技术面临着一个重大缺陷就是插入到细胞的基因会永久性地改变宿主细胞的DNA.“目前对于这种需对宿主细胞基因组进行遗传操作的方法科学家们提出了一些自己的担心,”丁盛说:“由于四个基因都是致癌基因,它们有可能会诱导肿瘤或阻断其他正常基因的功能。”

由于存在这种危险,科学家们一直在致力寻找新方法取代这些致癌基因诱导细胞重编程。丁盛博士实验室走在了这一研究领域的前沿,他们开发了一种完全不同的新方法即利用合成小分子诱导细胞重编程。

“我们正在努力制造出化学成分完全确定的药物。如果我们充分了解这些药物的每一种成分以及它们的作用,就可以避免遗传损伤,”丁盛博士说。

开辟新天地

早在50年前科学家们就知道通过给予适当的信号就可以转变细胞的性质――或使其向前变成成熟的功能细胞或后退形成原始细胞。为了确保细胞重编程具有安全和实用性以适用于细胞治疗,研究人员一直在寻找一条高效可靠的途径启动重编程过程。

2008年,丁盛实验室报道发现了一些小分子可以替换细胞重编程中的两个基因。两年后的今天,通过非凡的努力和独特的筛选策略丁盛课题组再度取得重大飞跃找到了一种新的途径可以替代其中的三个基因。

“我们离最终目标仅有一步之遥了,一旦获得成功将意味着一个革命性技术的诞生,”丁盛博士说道。

新研究还证实这种新型化合物是通过一种新机制推动细胞重编程:即将代谢途径从线粒体呼吸转化为糖酵解,糖酵解是组织再生过程中一个非常重要的机制。这使得研究人员对细胞重编程有了一个全新的认识。

丁盛课题组的下一个目标就是用化合物取代多能性的主要调控因子Oct4。“这是我们获得成功的最后一步,我们的新发现将我们朝这一梦想又推进了一步,”丁盛博士说。

 

推荐原文出处:

Cell Stem Cell doi:10.1016/j.stem.2010.11.015

原文链接:http://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(10)00637-5

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