Nature子刊:創(chuàng)新iPS誘導(dǎo)技術(shù)
日期:2013-04-18 09:25:20
無需其他細(xì)胞種類,無需藥物人為地支持細(xì)胞生長,也不會激活癌基因。來自匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院和美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的科學(xué)家們證實(shí),只需要阻斷一個(gè)膜蛋白就可以用成熟的哺乳動物細(xì)胞大量培育出干細(xì)胞和組織特異性細(xì)胞。這一研究成果發(fā)表在《自然》(Nature)雜志旗下的子刊《Scientific Reports》上。
論文的共同作者、匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院肺、過敏和危重癥醫(yī)學(xué)部副教授Jeffrey S. Isenberg說,科學(xué)家們希望實(shí)驗(yàn)室培育的干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC),能夠生成如神經(jīng)元和心肌細(xì)胞等特化細(xì)胞,有一天可以用于治療疾病,修復(fù)損傷組織。
“盡管干細(xì)胞能夠自我更新,在實(shí)驗(yàn)室培育它們卻相當(dāng)具有挑戰(zhàn)。通常你不得不利用飼養(yǎng)細(xì)胞或是導(dǎo)入病毒載體,人為創(chuàng)造出這些細(xì)胞生成和旺盛生長所需的條件。”
2008年,在加入匹茲堡大學(xué)之前,Isenberg博士在論文的資深作者、國立癌癥研究所(NCI)David D. Roberts博士的實(shí)驗(yàn)室工作。當(dāng)時(shí),Isenberg利用一些藥物阻斷了一種稱作CD47的膜蛋白,來探討它們對于血管的影響。他發(fā)現(xiàn),當(dāng)用一種CD47阻斷劑處理肺臟內(nèi)皮細(xì)胞時(shí),它們數(shù)月都處于健康狀態(tài),并維持了生長和功能。
之后,Roberts博士的研究小組不斷開展CD47阻斷實(shí)驗(yàn),專注于確定控制細(xì)胞生長的潛在分子機(jī)制。
他們發(fā)現(xiàn),不同于來自對照小鼠的內(nèi)皮細(xì)胞,來自CD47缺陷小鼠的內(nèi)皮細(xì)胞可在培養(yǎng)皿中輕易地增殖并旺盛生長。主要作者Sukhbir Kaur博士發(fā)現(xiàn),這是由于對iPS細(xì)胞形成至關(guān)重要的四個(gè)基因表達(dá)升高所致。當(dāng)將缺失CD47的細(xì)胞放置到一種成分確定的培養(yǎng)基中之時(shí),這些細(xì)胞自發(fā)地形成了具有iPS細(xì)胞特征的細(xì)胞團(tuán)。隨后通過將各種生長因子導(dǎo)入到培養(yǎng)基中,這些細(xì)胞定向變成了其他組織類型細(xì)胞。盡管生長旺盛,當(dāng)注入到小鼠體內(nèi)時(shí)它們并沒有形成腫瘤,這是使用現(xiàn)有iPS細(xì)胞時(shí)存在的一個(gè)主要不利之處。
Roberts 博士說:“用這種新程序制備的干細(xì)胞,用于患者應(yīng)該會更加的安全。此外,該技術(shù)還為通過注入一種藥物刺激患者生成更多的自身干細(xì)胞,從而治療各種疾病開辟了機(jī)會。”
Isenberg說:“這些實(shí)驗(yàn)表明,我們能夠選用原代人類細(xì)胞或其他哺乳動物細(xì)胞,甚至是一種成熟的成體細(xì)胞,通過靶向CD47來開啟它的多能性。我們可以獲得腦細(xì)胞、干細(xì)胞、肌細(xì)胞和更多其他的細(xì)胞。就眼前來說,它們將推動在實(shí)驗(yàn)室解答各種研究問題。
在未來,阻斷CD47有可能使得生成大量的健康細(xì)胞滿足治療用途變?yōu)榭赡埽瑥亩〈鷤鹘y(tǒng)的骨髓移植和復(fù)雜的組織和器官生物工程。
“這些令人興奮的研究發(fā)現(xiàn),為利用CD47阻斷療法提高移植器官、基質(zhì)移植物或其他應(yīng)用中干細(xì)胞的攝取和存活提供了理論基礎(chǔ),”匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院肺、過敏和危重癥醫(yī)學(xué)部主任及教授Mark Gladwin說。