顛覆山中伸彌理論的iPS研究新發現

日期：2011-06-02 08:51:42

來自日本東北大學，京東大學的研究人員提出了iPS研究領域的新見解：由人體皮膚細胞誘導形成的iPS細胞很可能就是本來存在于皮膚和骨骼中的一種干細胞，即這一研究小組去年發現的Muse細胞（multilineage-differentiating stress-enduring），這一觀點顛覆了京都大學教授山中伸彌提出的只有從外部導入特殊基因，細胞才能獲得多能性的理論。這一研究成果公布在《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜志上。

2007年山中伸彌研究組，與美國威斯康辛大學研究組同時宣布成功把人體皮膚細胞改造成類似胚胎干細胞的“萬能細胞”，這種誘導多能性干細胞（iPS細胞）被認為能分化成體內所有的細胞，進而形成身體的所有組織和器官。研究人員只需導入KLF4、OCT4、SOX2和C-MYC四種基因，即可由正常體細胞轉化成多能干細胞。這種多能干細胞的研究不僅具有重要的理論意義，而且在器官再生、修復和疾病治療方面極具應用價值。

去年，來自東北大學的Mari Dezawa博士等人在人的皮膚和骨髓中又發現了一種能夠發育成人體各種組織和臟器的新型干細胞，他們將其命名為Muse細胞（multilineage differentiating stress enduring cells 多系分化持續應激細胞）。這種細胞存在于成人皮膚和骨髓組織中，含有“SSEA-3”蛋白，研究人員在實驗過程中給皮膚細胞添加一種特殊的酶，結果其它細胞都死亡了，只有這種細胞繼續生長，之后研究人員培養了這種細胞，發現它們能夠發育成神經、平滑肌、骨骼肌、肝臟等各種組織。將這種細胞移植到實驗鼠受損的皮膚和肝臟以后，這種細胞就與患部結合，成長為受損組織特有的細胞。由于Muse細胞是天然細胞，所以不容易癌變，安全性高于培養時需要植入基因的iPS細胞，因此吸引了多方的關注。

Mari Dezawa博士等人在這一研究的基礎上，又進行了深入研究，他們發現如果從人體皮膚的纖維母細胞中只提取Muse細胞，再植入山中伸彌培養iPS細胞時使用的4種基因，就能獲得數量相當于傳統方法30倍的iPS細胞，而如果利用人體皮膚中纖維母細胞中的其他細胞進行實驗，使用同樣的方法，則完全沒有獲得iPS細胞。

因此研究人員認為在利用人體皮膚細胞誘導培養iPS細胞的時候，很可能只有混在其中的Muse細胞才能發育成iPS細胞，這也就是說只有特定的細胞才能被誘導培養成iPS細胞，符合的是精選模式，而不是隨機模式。

Mari Dezawa博士研究組曾在04年發現了一個控制一種骨髓細胞生長的方法，從而使其變成肌肉細胞，這種骨髓細胞應該比較容易地從病人而不是成年干細胞中分離出來。科學家把這些肌肉細胞移植到有肌肉損傷的小鼠和大鼠身上后，新細胞似乎能幫助修補受傷的組織。研究人員曾將類似的方法用于來自骨髓的成年干細胞，但是干細胞的數量比這項研究中用的形成連接組織的基質細胞少得多。之后他們培養了來自人類和大鼠骨髓的基質細胞，改造它們使其表達信號分子Notch的一部分。研究人員認為，當這些細胞被注射到患有肌營養不良癥的模式鼠身上后，新的細胞分化成成熟的肌肉纖維，并能持續協助肌肉的再生，不需要第二次移植。