華人科學家iPS技術“新革命”

日期：2010-12-06 14:43:08

近日由斯克里普斯研究所丁盛博士領導的科研小組發現了一種新方法，利用一種新型的類藥小分子連同Oct4基因可將人類皮膚細胞重編程為干細胞，這些干細胞進而可以轉化為其他的細胞類型，例如神經細胞、心肌細胞和肝細胞。研究論文發表在12月3日的《細胞干細胞》（Cell Stem Cell）雜志上。

“我們的最終目標是用確定的小分子誘導體細胞生成誘導多能干細胞（iPS），”丁盛博士說：“我們將提供一種全新的方法，新方法與以前的方法相比有著顯著的優勢，能克服例如遺傳操作或難制造生物制品等問題。”

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。利用體細胞重編程獲得多能干細胞的方法避免了胚胎干細胞研究存在的倫理爭議，并為大規模生產干細胞用于廉價和一致的藥物開發鋪平了道路。利用患者自身的細胞生成新細胞替代那些疾病或損傷的細胞，使得許多疾病例如阿爾茨海默病、帕金森氏病和其他目前醫學上的疑難疾病的治療變為可能。

用化合物替代基因

自從山中伸彌博士用四種轉錄基因誘導皮膚細胞重編程誘導生成iPS細胞后，這一技術面臨著一個重大缺陷就是插入到細胞的基因會永久性地改變宿主細胞的DNA.“目前對于這種需對宿主細胞基因組進行遺傳操作的方法科學家們提出了一些自己的擔心，”丁盛說：“由于四個基因都是致癌基因，它們有可能會誘導腫瘤或阻斷其他正常基因的功能。”

由于存在這種危險，科學家們一直在致力尋找新方法取代這些致癌基因誘導細胞重編程。丁盛博士實驗室走在了這一研究領域的前沿，他們開發了一種完全不同的新方法即利用合成小分子誘導細胞重編程。

“我們正在努力制造出化學成分完全確定的藥物。如果我們充分了解這些藥物的每一種成分以及它們的作用，就可以避免遺傳損傷，”丁盛博士說。

開辟新天地

早在50年前科學家們就知道通過給予適當的信號就可以轉變細胞的性質——或使其向前變成成熟的功能細胞或后退形成原始細胞。為了確保細胞重編程具有安全和實用性以適用于細胞治療，研究人員一直在尋找一條高效可靠的途徑啟動重編程過程。

2008年，丁盛實驗室報道發現了一些小分子可以替換細胞重編程中的兩個基因。兩年后的今天，通過非凡的努力和獨特的篩選策略丁盛課題組再度取得重大飛躍找到了一種新的途徑可以替代其中的三個基因。

“我們離最終目標僅有一步之遙了，一旦獲得成功將意味著一個革命性技術的誕生，”丁盛博士說道。

新研究還證實這種新型化合物是通過一種新機制推動細胞重編程：即將代謝途徑從線粒體呼吸轉化為糖酵解，糖酵解是組織再生過程中一個非常重要的機制。這使得研究人員對細胞重編程有了一個全新的認識。

丁盛課題組的下一個目標就是用化合物取代多能性的主要調控因子Oct4。“這是我們獲得成功的最后一步，我們的新發現將我們朝這一夢想又推進了一步，”丁盛博士說。