用蛋白質(zhì)制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞更加安全高效
來源︰ 科技日報
本報訊（記者常麗君）利用病毒將基因插入特化的成熟細(xì)胞，將其變成多能干細(xì)胞（iPS）的研究成果榮獲今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。但研究人員指 出，用這種方法造出的細(xì)胞來治病，也可能引發(fā)細(xì)胞癌變。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月26日（北京時間）報道，美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院最近的研究發(fā)現(xiàn)，只用基因編 碼的蛋白質(zhì)來制造iPS更加安全，效率也能大大提高。他們認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)照亮了細(xì)胞向多能性轉(zhuǎn)變的生物路徑，為多能干細(xì)胞療法進(jìn)入現(xiàn)實(shí)鋪平了道路。相關(guān)論 文發(fā)表在10月26日的《細(xì)胞》雜志上。
用蛋白質(zhì)誘導(dǎo)細(xì)胞變成iPS並非首創(chuàng)，但其效率大大低于用病毒插入基因的方法。新研究發(fā)現(xiàn)，在提高效率方面，病毒的作用比基因本身更關(guān)鍵。 斯坦福醫(yī)學(xué)院教授、心血管研究所副主管約翰•庫克說︰“以往認(rèn)為，病毒只不過充當(dāng)了木馬的角色，把基因插入細(xì)胞。現(xiàn)在我們知道，是病毒讓細(xì)胞松開它的染色 質(zhì)，才能逆轉(zhuǎn)到多能狀態(tài)。”
日本科學(xué)家山中伸彌發(fā)現(xiàn)了成熟細(xì)胞也能逆轉(zhuǎn)到多能干細(xì)胞狀態(tài)，新研究發(fā)現(xiàn)了另一個重要方面︰這種轉(zhuǎn)變是如何發(fā)生的。“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞暴露 在病原體中，它會調(diào)整自己以抵抗外來侵略，這種天然的免疫能力就包括提高DNA的開放性。正常情況下，DNA是緊緊折疊在一起的，打開DNA才能進(jìn)入細(xì)胞 的基因工具箱，拿出所需的生存工具。”庫克說，這一過程通過多能誘導(dǎo)蛋白質(zhì)也能完成，修改DNA將皮膚或其他細(xì)胞變成iPS。激活細(xì)胞的免疫反應(yīng)和病毒基 因物質(zhì)引發(fā)的炎癥反應(yīng)很相似，他們將這一過程稱為“轉(zhuǎn)錄炎”。
在實(shí)驗室中，研究人員把一些細(xì)胞放在細(xì)胞滲透性蛋白中，另一些放在基因容載病毒中，對比後發(fā)現(xiàn)兩者基因表達(dá)方式完全不同。他們又用細(xì)胞滲透 性蛋白和一種無關(guān)病毒重復(fù)實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞向多能性轉(zhuǎn)變的效率大大提高。經(jīng)過進(jìn)一步研究，他們發(fā)現(xiàn)是一種模擬病毒基因物質(zhì)的小分子，激活了細(xì)胞內(nèi)部一種名為 Toll樣受體3的路徑，由此大大提高了效率。
“這些蛋白質(zhì)不是集體性的，所以不用擔(dān)心會對宿主基因組帶來病毒誘導(dǎo)性傷害。”庫克說，“當(dāng)細(xì)胞受到病原體威脅時，就會表現(xiàn)出更大的可塑性。理論上，利用這一點(diǎn)可更大程度上控制細(xì)胞，誘導(dǎo)直接重新編程。”
直接重編程不需要先回到中間的多能狀態(tài)，比如將一個皮膚細(xì)胞直接變成內(nèi)皮細(xì)胞。斯坦福大學(xué)研究員馬里厄斯•萬尼格就用直接重編程的方法，成功地將人類皮膚細(xì)胞變成了功能性神經(jīng)細(xì)胞。
總編輯圈點(diǎn)︰
iPS終于在今年眾望所歸地斬獲諾獎。獲獎?wù)呱街猩鞆浾f，自己的畢生目標(biāo) 是將這一技術(shù)帶到病床邊，帶到病患前，帶到診所中。而想要從實(shí)驗室走進(jìn)臨床，iPS至少得跨過三道坎︰誘導(dǎo)機(jī)理、安全性和誘導(dǎo)效率。在此之前妄談臨床，很 容易像幾天前另一位日本科學(xué)家那樣露出馬腳。過去幾年來，有很多人致力于相關(guān)研究，但像本文這樣，同時在三方面都有所建樹的，卻並不多見。特別是在誘導(dǎo)機(jī) 理方面取得的突破，對于iPS乃至干細(xì)胞研究而言，無疑是找到了通向未來的一把至關(guān)重要的鑰匙。
(中國科技網(wǎng))
