突破體細胞“變身”障礙
日期:2011-11-21 09:01:25
近期來自中科院廣州生物醫藥與健康研究所的裴端卿課題組發現并破解了維生素C促進體細胞“變身”為誘導多能干細胞(iPSC)的分子障礙,為闡明體細胞重編程的分子機制提供了重要的研究數據。相關研究成果于11月17日在線發表在國際頂級生物學期刊《細胞》(Cell)旗下子刊《細胞干細胞》(Cell stem cell)雜志上。并被選為12月2日該雜志的封面文章。
干細胞具有在體外大量增殖和分化為多種細胞的潛能,可為再生醫學的替代療法提供充足的細胞來源。2006年以來,日美科學家利用病毒載體轉染不同轉錄因子(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc等),成功將體細胞重編程為誘導多能干細胞(iPS)。iPS細胞具有和胚胎干細胞類似的功能,卻繞開了胚胎干細胞研究一直面臨的倫理和法律等諸多障礙,因此在醫療領域的應用前景非常廣闊。然而病毒載體及原癌基因的應用使iPS的安全性受到質疑;而且iPS的誘導效率也有待進一步提高。因此科學家們一直致力于尋找新的方法來減少轉錄因子的數量、避免轉錄因子的整合并提高的重編程效率。
2009年,裴端卿課題組發現維生素C可以大大提高體細胞轉化為iPSC的效率,從原來的萬分之一提高到10%。為了探索這一現象背后的分子機理,兩年多來,該團隊進行了大量的基礎研究。借助于系統的芯片技術、細胞生物學、分子生物學與表觀遺傳學等生物技術與手段,他們發現了制約體細胞“變身”的分子障礙——組蛋白H3K36me2/3。
研究人員證實維生素C可通過Jhdm1a/1b誘導H3K36me2/3脫甲基化促進體細胞重編程。維生素C和Jhdm1b協同作用可促進細胞增殖,抑制細胞衰老。研究人員發現未經處理的成纖維細胞在體外傳代到第6代時已老化至幾乎不能再變身為多能干細胞。但轉導Jhdm1b并在培養基中添加維生素C后,成纖維細胞在體外傳代至第6代甚至第12代時還沒有表現出衰老的表型,能保持與原代細胞一樣的特性,維持重編程效率。
美國斯坦福大學干細胞生物學家馬呂斯•魏理格博士認為:“這一研究結果闡明了這個蛋白質與維生素C協同作用,能夠打開完成重編程所必需的‘沉睡基因’從而推動重編程,是人們試圖從分子水平上理解細胞重編程機理的一個里程碑式的發現,對于細胞和再生醫學研究具有廣泛和深遠的意義。”
“這項研究是個漂亮的范例,體現在如何通過研究重編程的機理來揭示細胞命運調控的奧秘?!泵绹永D醽喆髮W洛杉磯分校著名干細胞學者凱莎琳•普拉施博士說。
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