續(xù)寫十大科學突破，Cell子刊發(fā)表iPS新方法

日期：2011-05-30 08:14:23

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(yī)學研究開啟了新的篇章。iPS技術繞開了胚胎干細胞研究面臨的倫理和法律等障礙，因此在醫(yī)療領域的應用前景非常廣闊。但是iPS細胞的應用由于其潛在致癌性和效率低，不利其未來的臨床應用，科學家們要想借助干細胞療法治療疾病仍然需要更多的努力。

去年來自哈佛醫(yī)學院，波士頓兒童醫(yī)院等處的研究人員創(chuàng)建了一種新的技術途徑，利用mRNA替代DNA，生產(chǎn)重新編碼細胞所需的四種蛋白質(zhì)。把普通的人體皮膚細胞經(jīng)過一系列實驗快速地誘導轉變成iPS細胞，從而消除因注射病毒和致癌基因造成的風險，而且這一技術的效率大約是其他傳統(tǒng)方式的100倍。這一成果具有里程碑式的意義，因此入選了2010年Science十大科學突破。

近日來自日本大阪大學醫(yī)學研究所、九州大學、日本國立放射學研究所的研究人員再度利用這一技術途徑，成功地將miRNA導入小鼠及人類脂肪基質(zhì)細胞（adipose stromal cells ，mASCs）快速誘導其轉變?yōu)閕PS細胞，從而消除了注射病毒和致癌基因造成的風險。這一研究成果在線發(fā)表在5月26日《細胞干細胞》（Cell stem cell）雜志上。

為了篩選到具有重編程活性的候選miRNAs，研究人員首先針對小鼠胚胎干細胞（ESCs），誘導多能干細胞（iPSCs）及小鼠成體mASCs中的miRNAs進行了表達圖譜分析。發(fā)現(xiàn)相對于mASCs，mir-200c, mir-302 s及 mir-369 s 三個家族 miRNAs在小鼠ESCs和iPSCs呈高水平表達。隨后研究人員將這三種miRNAs導入到小鼠mASCs中，研究結果表明僅需mir-200c, mir-302 s及 mir-369 s即可改變小鼠脂肪基質(zhì)細胞的原有程序?qū)⑵滢D變?yōu)閕PS細胞（mi-iPSCs）。這些mi-iPSCs能夠表達未分化ESCs的特征性基因。傳代培養(yǎng)20天后，貼壁生長的細胞（post-mi-iPSCs）開始顯示形態(tài)學改變，并表達向3個胚層分化的特征性基因。在進一步的動物實驗中，研究人員將小鼠mi-iPSCs移植至糖尿病/免疫缺陷模型小鼠中，12天后小鼠移植部位有畸胎瘤形成，組織學分析證實這些畸胎瘤中包含了向3個胚層分化的組織。當研究人員將相同的一組miRNAs導入到人類脂肪基質(zhì)細胞及皮膚纖維細胞中，再度證實這些miRNAs能夠誘導人類成體細胞回復到多能干細胞狀態(tài)。

除此之外，來自美國賓夕法尼亞大學醫(yī)學院的科學家們利用miRNA介導的新技術成功地提高了體細胞的重編程效率，促使10萬個人類成體細胞生成了大約1萬多個誘導多能干細胞。此外他們證明生成的iPS細胞能夠分化生成小鼠的大部分組織，包括生殖細胞、卵子和精子。相關研究成果以特寫文章（Featured Article）發(fā)布在近期的《Cell Stem Cell》雜志上。