用iPS技術重編程癌細胞
日期:2016-03-18 08:58:11
不同于正常細胞,癌細胞會不受控制地增殖,從而導致其擴散至整個身體。這種不規則的增殖往往是由于突變的基因。最近,日本京都大學iPS細胞研究與應用中心(CIRA)的Yasuhiro Yamada教授,對于骨腫瘤相關基因尤其感興趣。他說:“我們的一個項目是EWS-FLI1基因。”這個癌基因被認為是十分必要的,但不足以導致幾種骨腫瘤,這表明它必須與其他突變共同起作用,才會導致癌癥。
iPS細胞技術,給癌癥研究人員提供了一種工具來重編程細胞,從而使研究人員能夠實時觀察癌癥的發展。Yasuhiro Yamada教授說:“我們可以修改iPS細胞的基因,然后使它們分化,以評估突變的重要性。大多數肉瘤(或癌細胞)可耐受重編程。”幸運的是,在實驗室里,他發現了一些不耐受重編程的肉瘤。
為了確定與EWS-FLI1合作的其他基因突變,他的實驗室進行了孤注一擲的實驗。他們在胚胎干細胞中插入了EWS-FLI1基因,并將這些細胞插入到其他正常的小鼠體內。細胞的一個重要特點是,EWS-FLI1基因不表達,除非用一種抗生素激活,但小鼠未能發展出腫瘤。Yamada解釋說:“這證明,其他的基因突變是非常必要的。”然而,當向隨機突變中添加EWS-FLI1基因時,當EWS-FLI1基因被激活時,小鼠生長出與骨肉瘤(一種骨腫瘤)一致的腫瘤。然后,研究人員試圖將腫瘤細胞重編程為iPS細胞(肉瘤iPS細胞),在兩個例子中都是成功的。
肉瘤iPS的獲得,可讓科學家們觀察到額外的突變對細胞分化有何影響。在肉瘤iPS細胞中——其中EWS-FLI1基因沒有被激活,沒有腫瘤形成但發現了異常的分化。Yamada說:“成骨細胞(繼續產生骨細胞)不能正常發育。”當EWS-FLI1基因被激活時,細胞繼續形成腫瘤。Yamada推測,未知突變影響著成骨細胞的分化,正是這一機制使得EWS-FLI1基因具有致癌性。因此他提出,肉瘤iPS細胞可能對于藥物發現是很有價值的,因為糾正分化的化合物,可以防止骨腫瘤形成——即使在EWS-FLI1基因表達的情況下。他說:“該平臺將有助于尋找小化合物用于治療。”這項研究結果發表于最近的《Stem Cell Reports》雜志。
iPS技術能夠通過重編程令成體細胞重新獲得多能性,iPS細胞理論上可以分化成為任何類型的細胞,在疾病研究、藥物篩選和細胞治療中有很大的應用前景。今年2月份,諾獎得主山中伸彌二月十七日在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。另外,來自美國斯克里普斯研究所(TSRI)和J. Craig Venter研究所(JCVI)的科學家證明,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《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。
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