重編程所需時(shí)間最短，細(xì)胞變異風(fēng)險(xiǎn)大為降低
人民網(wǎng)科技北京8月19日電 （記者趙永新）繼前不久在世界上首次得到完全由誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（即iPS細(xì)胞）發(fā)育的小鼠之后，我國(guó)科學(xué)家在iPS細(xì)胞研究領(lǐng)域又取得重大進(jìn)展：首次從孕婦產(chǎn)前的羊水細(xì)胞中高效快速建立iPS細(xì)胞，所需時(shí)間只有6天，為目前人類iPS細(xì)胞相關(guān)報(bào)道中最短。
最近在線發(fā)表于國(guó)際權(quán)威雜志《人類分子遺傳學(xué)雜志》上的這項(xiàng)成果，是由中科院上海生命科學(xué)院/上海交大醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所金穎研究員帶領(lǐng)的干細(xì)胞研究組與上海新華醫(yī)院陳方教授合作完成的。據(jù)金穎研究員介紹，此前科學(xué)家已經(jīng)成功地將小鼠、大鼠、獼猴、豬和人的體細(xì)胞誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞，誘導(dǎo)技術(shù)也產(chǎn)生了巨大革新，如減少外源轉(zhuǎn)錄因子的種類，使用非整合病毒，質(zhì)粒法等等。“目前關(guān)于人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究還處于起步階段，所采用的供體細(xì)胞還僅僅局限在人包皮成纖維細(xì)胞、表皮細(xì)胞、毛囊細(xì)胞等少數(shù)細(xì)胞類型。更為棘手的是，這些細(xì)胞被重編程為iPS細(xì)胞所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)（通常為16-35天），且效率很低，這大大增加了在這個(gè)過(guò)程中細(xì)胞的變異風(fēng)險(xiǎn)。”金穎說(shuō)，“因此，如何找到一種理想的人類體細(xì)胞來(lái)源，是全世界科學(xué)家的重點(diǎn)關(guān)注課題。”
據(jù)介紹，博士研究生李春亮等在金穎研究員指導(dǎo)下，從孕婦產(chǎn)前診斷時(shí)剩余的羊水細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)一部分特殊類群，它們?cè)诓《窘閷?dǎo)的四種因子誘導(dǎo)下，感染后第二天發(fā)生形態(tài)上的顯著變化，第四天出現(xiàn)人胚胎干細(xì)胞類似形態(tài)的克隆，第六天就可以挑選后進(jìn)行建系。研究人員對(duì)建立的8株人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步鑒定后發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞能夠長(zhǎng)期在體外穩(wěn)定傳代并保持體外長(zhǎng)期傳代核型正常，維持自我更新，蛋白和轉(zhuǎn)錄水平高表達(dá)全能性的標(biāo)志基因。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的主要應(yīng)用是分化和細(xì)胞移植。研究人員按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)嘗試了羊水細(xì)胞來(lái)源的iPS細(xì)胞的體外、體內(nèi)分化潛能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，iPS細(xì)胞能夠分化成包括神經(jīng)前體細(xì)胞在內(nèi)的各種人體細(xì)胞。
為什么能從羊水細(xì)胞中高效快速地建立iPS細(xì)胞？研究人員所做的全基因組基因表達(dá)譜分析結(jié)果顯示，該研究所用的羊水細(xì)胞在表達(dá)譜相關(guān)性上和人胚胎干細(xì)胞非常相似,——這可能是它高效被重編程的原因之一。
“這些細(xì)胞發(fā)生重編程所需要的時(shí)間是目前人類iPS細(xì)胞相關(guān)報(bào)道中最短的，這大大減少了在編程過(guò)程中細(xì)胞發(fā)生變異的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)高效快速實(shí)現(xiàn)重編程為研究iPS細(xì)胞發(fā)生的分子機(jī)制和探索更安全地建立人類iPS細(xì)胞的新途徑提供了理想的細(xì)胞體系。”金穎研究員說(shuō)，此前建立人類iPS細(xì)胞所需的供體細(xì)胞都是專門(mén)提取的，而我們所用的羊水細(xì)胞是孕婦常規(guī)臨床檢查時(shí)剩余的——這就更便于iPS細(xì)胞的研究和日后的應(yīng)用。
背景資料
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞：日本科學(xué)家Shinya Yamanaka于2006年第一次利用病毒載體將四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子（Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc）轉(zhuǎn)入分化的小鼠體細(xì)胞，使其重編程為類似胚胎干細(xì)胞的細(xì)胞類型, 稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells）。與胚胎干細(xì)胞一樣, iPS細(xì)胞具有自我更新和分化的全能性。 iPS技術(shù)具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，利用iPS技術(shù)能夠獲得疾病患者特異的多能干細(xì)胞，這樣可以避免移植過(guò)程中的免疫排斥問(wèn)題，也繞開(kāi)了人類胚胎干細(xì)胞建系所相關(guān)的倫理問(wèn)題。此外，掌握疾病患者特異性iPS細(xì)胞向相應(yīng)疾病中的功能細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化的技術(shù)方法，以此作為模型研究這些疾病的發(fā)病機(jī)制，利用以上疾病模型，對(duì)現(xiàn)有藥物做出個(gè)體化的評(píng)估，并發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)和篩選新的藥物，將為這些重大性疾病的基礎(chǔ)和臨床研究開(kāi)辟新的研究方法和技術(shù)平臺(tái)。
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