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常用的iPS重編程方法是否安全?

日期:2016-02-23 09:17:21

 誘導多能干細胞(稱為iPSCs)類似于人類胚胎干細胞,這兩種細胞具有獨特的自我更新能力,具有靈活性,能變成人體中的任何細胞。然而,iPSC細胞是由重編程的皮膚或血細胞產生的,并不需要胚胎。

 

重編程是一個漫長的過程(大約一至兩周),大部分效率不高,通常只有少于1%的原發性皮膚或血細胞能成功地變成iPSCiPSCs在再生醫學領域具有很大的應用潛力,它們可以提供患者特異性細胞的單一來源,替換那些因損傷或疾病而失去的細胞。它們也可以被用來制備新的疾病模型,利用這些模型可以開發新的藥物和治療方法。

 

目前制備干細胞的重編程方法有很多。219日,2012年諾獎得主山中伸彌在Nature Reviews Molecular Cell Biology雜志上發表文章,全面回顧了iPS重編程的發展歷程。而在113日,瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家們開發出了一種新方法,通過“擠壓”細胞可將它們轉變為干細胞。這種方法為大規模生成醫用干細胞鋪平了道路。在細胞重編程方面,科學家們也取得了很多進展,例如,美國Gladstone研究所和加州大學舊金山分校(UCSF)的科學家們,成功將人體皮膚細胞轉化為功能健全的胰腺細胞。新的細胞可產生胰島素響應葡萄糖水平的變化,并且,在移植到疾病小鼠模型體內之后,這些細胞可保護動物免于患上糖尿病。這項新的研究發表于《Nature Communications》。

 

然而,誘導多能性的壓力可能會在誘導多能干細胞(iPSC)的過程中帶來有害的DNA突變,這會影響它們在細胞療法中的應用。最近,由美國斯克里普斯研究所(TSRI)和J. Craig Venter研究所(JCVI)的科學家帶領的一項新研究證明,制備多潛能干細胞供臨床使用的行為,不太可能將致癌基因突變傳遞給患者。這項研究發表于2016219日的《Nature Communications》雜志上,是在快速發展的干細胞治療領域中評估患者安全的重要一步。

 

這項新的研究主要關注的是,在人類患者中使用誘導多能干細胞(iPSCs)的安全性。由于iPSCs可以分化為體內任何類型的細胞,因此,它們有可能修復由受傷或疾?。ㄈ缗两鹕投喟l性硬化癥)引起的損害。

 

本研究共同負責人、TSRI發育神經生物學教授Jeanne Loring,和JCVI人類生物學教授Nicholas J. Schork指出:“我們想知道,重編程細胞是否會使細胞易于突變。答案是‘不’。”Schork補充說:“病人的安全是第一位的,而我們的研究第一次解決了關于‘iPSC細胞替換策略’的安全問題,并有望將引發科學界更多的興趣。”

 

為了制備一個iPSC,科學家們必須重編程一個成人細胞,如皮膚細胞,以表達一組不同的基因,這可以使用病毒作為載體,或使用信使RNAmRNA)分子來完成。

 

研究人員研究了生產iPSC的三種常用方法(整合逆轉錄病毒載體、非整合仙臺病毒和合成的mRNA),評估每一種方法引發致癌基因突變的潛力。雖然研究人員注意到了在iPSCs中的一些輕微改動,但是沒有哪種方法可導致顯著的突變。研究人員重復實驗2次以上,再次發現沒有顯著的風險。

 

Loring表示:“我們用來制備多能干細胞的方法,是安全的。”

 

科學家們警告說,細胞重編程過程中即使iPSCs沒有獲得致癌突變,但是以后隨著iPSCs在實驗室培養物中的繁殖,潛在有害的突變可能會積累。Loring說,在將這些細胞用于治療之前,科學家們必須分析他們的細胞,以發現這些突變。

 

Loring說:“我們需要繼續制備這些細胞以供臨床應用。我們推薦的質量控制是,在你將這些細胞用于人類之前,使用基因組方法,來全面地表征它們。”

 


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