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神奇的细胞:诱导性多功能干细胞(iPS)

标签: 多能干细胞
摘要 : 诱导多能干细胞induced pluripotent stem cells iPS:2006年日本京都大学Shinya Yamanaka在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了诱导多能干细胞的研究。他们把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子基因克
诱导多能干细胞induced pluripotent stem cells iPS:2006年日本京都大学Shinya Yamanaka在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了诱导多能干细胞的研究。他们把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体,然后引入小鼠成纤维细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。 基本概念 诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)最初是日本人山中申弥(Shinya Yamanaka)于2006年利用病毒载体将四个转录因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型[1]。随后世界各地不同科学家陆续发现其他方法同样也可以制造这种细胞。 成果发布 2007年11月20日,美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森的研究小组在《科学》杂志发表体细胞转变成“诱导性多能干细胞”(iPS细胞)的成果,而日本京都大学教授山中申弥领导的研究小组也于同日在《细胞》杂志发表类似的研究结果。紧接着皮肤细胞转为干细胞后,美国马萨诸塞州怀德海特生物医学研究所的雅各布·汉纳的小组用来自患病小鼠尾巴的皮肤细胞产生了诱导性多能干细胞。这些研究人员然后用一个名为基因特异打靶的方法用健康版本的基因取代了涉及镰刀形红细胞贫血症的基因。当这些诱导性多能干细胞发育成造血干细胞(造血干细胞能生成各种血液和免疫细胞)后,研究人员将它们输给供体小鼠,这些细胞在小鼠身上开始产生健康的血细胞。研究人员报告说,这些小鼠的疾病症状因此有很大改善。 研究方法 ips细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。在制造过程中,研究人员使用了4种遗传基因,同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的物质和酶在内的化合物,以研究其各自的制造效率。研究结果显示,没有添加化合物时,遗传基因的导入效率为0.01%-0.05%,而加入了一种叫“巴尔普罗酸”的蛋白质合成阻碍剂之后,导入效率竟升至9.6%-14%。如果从这4种遗传基因中排除导致细胞癌化的遗传基因,只使用3种基因,过去的导入效率只有0.001%甚至更低,而加入“巴尔普罗酸”之后,其效率也提高了约50倍。研究人员认为,这很可能是因为“巴尔普罗酸”可以促进多能遗传基因的活性。今后,研究人员将就添加化合物是否会使遗传基因产生变异展开研究,以在提高制造效率的同时保证安全性。 面临困难 这些研究人员警告说,用诱导性多能干细胞治疗人类疾病仍然需要克服许多关键障碍。比如,添加4个“重新编程”基因或取代疾病细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致癌症的副作用。在诱导性多能干细胞能被考虑用于人类疗法之前,研究人员需要发展出安全的方法来解决这些以及其他可能的问题。 作者:周慕云 点击:
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