體細(xì)胞重編程分子線路圖

體細(xì)胞重編程分子線路圖
       由麻省總醫(yī)院、哈佛干細(xì)胞研究所的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，在新研究中繪制出了體細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干（iPS）細(xì)胞的分子線路圖，相關(guān)論文發(fā)表在12月21日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

人類胚胎干（ES）細(xì)胞具有在體外大量增殖和分化為多種細(xì)胞的潛能，可為再生醫(yī)學(xué)的替代療法提供充足的細(xì)胞來源。然而受到科學(xué)、倫理和監(jiān)管問題的限制，使得ES細(xì)胞無法成為廣泛的治療移植材料。

2006年，日本京都大學(xué)山中伸彌（Shinya Yamanaka）團(tuán)隊(duì)通過向人體皮膚成纖維細(xì)胞中植入4個經(jīng)過重新編碼的基因Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4 ，將成纖維細(xì)胞重新編程變成了性的類胚胎干細(xì)胞。他們將這種重編程細(xì)胞命名為iPS細(xì)胞。iPS細(xì)胞和ES細(xì)胞功能類似，且具有超越ES細(xì)胞的優(yōu)勢，iPS細(xì)胞可以由體細(xì)胞生成，從而繞開了ES細(xì)胞研究一直面臨的倫理和法律等諸多障礙。今年10月，山中伸彌因在這一突破性的技術(shù)而獲得了諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎。

盡管這一技術(shù)使得成體細(xì)胞“返老返童”為干細(xì)胞變?yōu)榭赡?，并顯示出廣闊的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。世界各地各種iPS細(xì)胞研究開展的熱火朝天，然而將其真正應(yīng)用于臨床卻并不容易?？茖W(xué)人員長期受困于iPS細(xì)胞誘導(dǎo)效率低下、速度慢、組成復(fù)雜等障礙。對于體細(xì)胞重編程過程的具體細(xì)節(jié)至今仍知之甚少。

在這篇文章中，研究人員通過全基因組分析檢測了預(yù)備轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS細(xì)胞的中間前體細(xì)胞。研究人員證實(shí)誘導(dǎo)多能性過程引起了兩次轉(zhuǎn)錄波，*波是由c-Myc/Klf4驅(qū)動，第二波是由Oct4/Sox2/Klf4驅(qū)動。難以發(fā)生重編程的細(xì)胞激活了*波，但卻無法啟動第二轉(zhuǎn)錄波，提高4個因子的表達(dá)則可以解決這一問題。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)在*波后逐漸形成了一些雙價基因（Bivalent genes），而在第二波后細(xì)胞獲得穩(wěn)定的多能性之時細(xì)胞才發(fā)生DNA甲基化改變。通過這一綜合性的分析，研究人員還確定了在重編程過程中充當(dāng)路障的基因，以及細(xì)胞進(jìn)一步富集從而使之更易于形成iPSCs的表面標(biāo)記物。

這些研究數(shù)據(jù)為我們提供了關(guān)于細(xì)胞重編程固有分子事件的特征、順序及分子機(jī)制的詳細(xì)的見解。這些認(rèn)識對于提高重編程的效率，及其未來的治療應(yīng)用具有非常重要的意義。（生物谷）