Cell：深入認(rèn)識(shí)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)程
日期：2017-02-06 09:15:48
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校伊萊和伊迪特-布羅德再生醫(yī)學(xué)與干細(xì)胞研究中心的研究人員證實(shí)特定蛋白如何能夠改變皮膚細(xì)胞的身份或者說(shuō)細(xì)胞特征，和產(chǎn)生誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）。ips細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化為體內(nèi)任何一種細(xì)胞類型。這項(xiàng)研究可能影響治愈疾病的健康組織形成。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年1月26日那期Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Cooperative Binding of Transcription Factors Orchestrates Reprogramming”。
iPS細(xì)胞是在10年前首次被制造出來(lái)的：當(dāng)時(shí)科學(xué)家證實(shí)皮膚細(xì)胞或血細(xì)胞等組織特異性細(xì)胞能夠從人體中提取出來(lái)，經(jīng)重編程后返回到一種多能性狀態(tài)。這些多能性細(xì)胞隨后能夠轉(zhuǎn)化為人體內(nèi)任何一種細(xì)胞類型。鑒于ips細(xì)胞是利用病人自己的細(xì)胞制造出來(lái)的，它們?cè)谶z傳上與病人完美匹配，因此有巨大潛力用于制造健康的病人特異性的組織和細(xì)胞，從而可能能夠在不存在免疫排斥的情形下治療或逆轉(zhuǎn)疾病。
通過(guò)一種涉及加入被稱作轉(zhuǎn)錄因子的蛋白的過(guò)程，組織特異性細(xì)胞經(jīng)重編程返回到一種多能性狀態(tài)。四種特定的轉(zhuǎn)錄因子（Oct4, Sox2, Klf4和cMyc）通常用于這種重編程過(guò)程中。這些轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)致組織特異性細(xì)胞關(guān)閉它自己的身份和激活多能性細(xì)胞的特征。然而，科學(xué)家們并沒(méi)有詳細(xì)地了解這四種轉(zhuǎn)錄因子如何影響這種過(guò)程。特別地，這些轉(zhuǎn)錄因子如何抑制組織特異性細(xì)胞的身份是不清楚的，這是因?yàn)樗鼈兺ǔ２⒉蛔鳛橐种苿┌l(fā)揮功能。
在這項(xiàng)新的研究中，研究人員將這四種轉(zhuǎn)錄因子加入到小鼠皮膚細(xì)胞中，繪制這些轉(zhuǎn)錄因子與這種細(xì)胞DNA的相互作用圖譜。他們鑒定出改變細(xì)胞身份的DNA位點(diǎn)，從而獲得關(guān)于這些DNA位點(diǎn)如何對(duì)這些細(xì)胞產(chǎn)生這種影響提供獨(dú)特的認(rèn)識(shí)。當(dāng)他們分析這些數(shù)據(jù)時(shí)，他們?nèi)〉脙身?xiàng)關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)：這些轉(zhuǎn)錄因子同時(shí)地關(guān)閉小鼠皮膚細(xì)胞的身份和激活多能性；在這四種轉(zhuǎn)錄因子中，有三種轉(zhuǎn)錄因子需要合作定位和調(diào)節(jié)這些DNA位點(diǎn)。
進(jìn)一步地，研究人員利用這些數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)哪些額外的轉(zhuǎn)錄因子可能增強(qiáng)這種細(xì)胞重編程過(guò)程，隨后加入第五種轉(zhuǎn)錄因子到這些小鼠皮膚細(xì)胞中。這種新的轉(zhuǎn)錄因子組合更加高效地抑制這些組織特異性細(xì)胞的身份，這會(huì)加快轉(zhuǎn)變到多能性狀態(tài)，100倍地增加這種細(xì)胞重編程過(guò)程的效率。
通過(guò)理解皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能性細(xì)胞的重編程過(guò)程，研究人員能夠優(yōu)化這種過(guò)程來(lái)增加它的一致性。隨著這項(xiàng)研究進(jìn)一步向前推進(jìn)，科學(xué)家能夠開(kāi)發(fā)和測(cè)試將一種細(xì)胞類型改變?yōu)槿魏我环N其他細(xì)胞類型的新方法。再者，準(zhǔn)確地鑒定轉(zhuǎn)錄因子如何改變細(xì)胞身份，以及發(fā)現(xiàn)增加這種過(guò)程效率的方法是有效地利用源自干細(xì)胞的組織或細(xì)胞治療很多致命性疾病的努力的兩個(gè)關(guān)鍵的步驟。
