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續寫十大科學突破,Cell子刊發表iPS新方法

日期:2011-05-30 08:14:23

2006年日本京都大學的山中伸彌博士將4種基因轉入小鼠的皮膚纖維細胞,誘導其轉化為具有胚胎干細胞樣特性的誘導多能干細胞(iPS),為世界上干細胞及再生醫學研究開啟了新的篇章。iPS技術繞開了胚胎干細胞研究面臨的倫理和法律等障礙,因此在醫療領域的應用前景非常廣闊。但是iPS細胞的應用由于其潛在致癌性和效率低,不利其未來的臨床應用,科學家們要想借助干細胞療法治療疾病仍然需要更多的努力。 

去年來自哈佛醫學院,波士頓兒童醫院等處的研究人員創建了一種新的技術途徑,利用mRNA替代DNA,生產重新編碼細胞所需的四種蛋白質。把普通的人體皮膚細胞經過一系列實驗快速地誘導轉變成iPS細胞,從而消除因注射病毒和致癌基因造成的風險,而且這一技術的效率大約是其他傳統方式的100倍。這一成果具有里程碑式的意義,因此入選了2010年Science十大科學突破。

近日來自日本大阪大學醫學研究所、九州大學、日本國立放射學研究所的研究人員再度利用這一技術途徑,成功地將miRNA導入小鼠及人類脂肪基質細胞(adipose stromal cells ,mASCs)快速誘導其轉變為iPS細胞,從而消除了注射病毒和致癌基因造成的風險。這一研究成果在線發表在5月26日《細胞干細胞》(Cell stem cell)雜志上。

為了篩選到具有重編程活性的候選miRNAs,研究人員首先針對小鼠胚胎干細胞(ESCs),誘導多能干細胞(iPSCs)及小鼠成體mASCs中的miRNAs進行了表達圖譜分析。發現相對于mASCs,mir-200c, mir-302 s及 mir-369 s 三個家族 miRNAs在小鼠ESCs和iPSCs呈高水平表達。隨后研究人員將這三種miRNAs導入到小鼠mASCs中,研究結果表明僅需mir-200c, mir-302 s及 mir-369 s即可改變小鼠脂肪基質細胞的原有程序將其轉變為iPS細胞(mi-iPSCs)。這些mi-iPSCs能夠表達未分化ESCs的特征性基因。傳代培養20天后,貼壁生長的細胞(post-mi-iPSCs)開始顯示形態學改變,并表達向3個胚層分化的特征性基因。在進一步的動物實驗中,研究人員將小鼠mi-iPSCs移植至糖尿病/免疫缺陷模型小鼠中,12天后小鼠移植部位有畸胎瘤形成,組織學分析證實這些畸胎瘤中包含了向3個胚層分化的組織。當研究人員將相同的一組miRNAs導入到人類脂肪基質細胞及皮膚纖維細胞中,再度證實這些miRNAs能夠誘導人類成體細胞回復到多能干細胞狀態。

除此之外,來自美國賓夕法尼亞大學醫學院的科學家們利用miRNA介導的新技術成功地提高了體細胞的重編程效率,促使10萬個人類成體細胞生成了大約1萬多個誘導多能干細胞。此外他們證明生成的iPS細胞能夠分化生成小鼠的大部分組織,包括生殖細胞、卵子和精子。相關研究成果以特寫文章(Featured Article)發布在近期的《Cell Stem Cell》雜志上。


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