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PNAS:诱导专能干细胞新技术 [复制链接]

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小小研究员

楼主
发表于 2011-3-9 10:27 |只看该作者 |倒序浏览 |打印
2006年日本科学家山中申弥利用病毒载体将四个转录因子(Oct4,Sox2,Klf4和c-myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重编程而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——诱导多能干细胞(iPS cells)。这种通过将完全分化的体细胞重编程,不经胚胎阶段而直接逆转至多能干细胞状态的iPS 细胞一度被视为最有希望运用到再生医学及新药开发的重要资源,为人类各种遗传性及功能性疾病的研究和治疗带来了新希望。然而近几个月来,陆续有一些研究团体报道发现iPS 细胞存在着重编程错误及基因组不稳定性的缺陷,这些缺陷将有可能导致iPS 细胞的临床治疗潜能受到限制。
& F) c. L1 Z. v! s0 `2 j2 B近日来自美国桑福德-伯纳姆医学研究所(Sanford-Burnham Medical Research Institute)、韩国中央大学、英属哥伦比亚大学、哈佛医学院等多家机构的研究人员组成的一个国际研究小组利用新技术获得了一种新型的干细胞,将它命名为“条件诱导自我更新祖细胞”( induced conditional self-renewing progenitor cells,ICSP)。相关研究成果发表在3月4日的《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。& m7 o. U  N: h5 I) n  p' s

2 V& V4 v5 I; ?: ~& t0 r3 c( L在这篇文章中,研究人员首先利用一种病毒载体将v-Myc导入到神经祖细胞中。Myc是体细胞重编程技术用于诱导生成iPS细胞的四个转录因子之一,能够启动细胞的自我更新。进而研究人员通过在培养基中添加四环素的方式诱导神经祖细胞中的v-Myc条件性表达,用以维持细胞的自我更新特性。当四环素被去除时,ICSP细胞停止分裂开始启动分化。进而研究人员将这些ICSP细胞移植到中风模型大鼠体内,证实小鼠体内的ICSP细胞停止增殖,开始分化成具有电生理活性的神经元,并改善了大鼠的大脑功能。
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“目前有多种方法可将成体细胞转化为胚胎样的干细胞,然而在将iPS投入患者的临床治疗前还有许多的问题需要解决,”论文的通讯作者、美国桑福德-伯纳姆医学研究所干细胞与再生生物学计划负责人Evan Y. Snyder说:“在这一研究中,我们利用神经系统中的单个神经祖细胞诱导获得了ICSP细胞,并使其维持自我更新的特性。进而我们利用这些ICSP细胞高效、安全地治疗了中风损伤的模型大鼠。”
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/ Y# u6 i) L: P9 n8 f' j “我们证实这些ICSP细胞在大脑出血性中风模型大鼠中分化形成了活性的神经元及其他脑细胞类型,这些模型大鼠显示出了行为能力的改善。”Evan Y. Snyder说:“尽管这些ICSP细胞基因组的长期稳定性还需要进一步确定,然而在研究开展的长达5个多月的观察期内,我们没有看到任何的有害效应。“0 G& |6 z* g: X

" ?" L& y/ i5 x3 |3 R目前这一科研小组已计划将ICSP技术扩展应用到其他器官包括心脏、胰腺、肌肉等的祖细胞中,以推动对其他疾病干细胞治疗的研究。
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(生物通:何嫱)
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论坛元老 精华勋章 优秀会员 金话筒 专家

沙发
发表于 2011-3-9 10:57 |只看该作者
本帖最后由 tpwang 于 2011-3-9 11:00 编辑 # Y1 `& d; i/ J& ]

8 ]! D" e3 g+ d" Y回复 细胞海洋 的帖子
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这类方法个人认为可命名为“只差一步法”或“最后一步法”。iPS在证明重编程潜能上功不可没,但除了变异风险,更现实的问题是“太麻烦”。所以有人在想是否不要倒回到最原初状态,就可以再回来。直接转分化是一个挑战,另一个思路是沿着经典iPS路子,走半截,或只走最后一步。丁盛年初的文章是“走半截”的方法,即用传统iPS鸡尾酒一过性提升重编程性,然后把细胞放在指向靶细胞的诱导条件下,半直接地转化为靶细胞,而不再经过完全多潜能状态,用的是心肌细胞模型。这个研究则从两方面抄了捷径,一是选择靶细胞的前体细胞,这些细胞相比较胚胎干等多潜能干细胞只缺自我更新一条,然后把这一条在体外(有条件地)“补上”,再放进体内,假定它会完成最后一步,即分化为靶细胞起到治疗作用,用的是神经细胞模型。可称作“最后一步法”,作者称为“条件性诱导自我更新前体细胞”(induced conditional self-renewing progenitor (ICSP) cells“。这篇文章的不同在于它完成了一个从细胞重组到动物实验的基本完整概念证明过程。0 c1 |: |  y- t+ p- a8 G

1 M1 E* a" k7 B# F( e8 F总而言之,大家似乎在想办法绕过iPS倒回原始状态过程中的风险和麻烦,寻找高效又安全的捷径。有兴趣的实验室不妨沿着这个原则广开思路,找一些可能的“捷径”和“出发点”,抢先发些概念性的文章还是可能的,估计今年会出一批这类结果。丁盛和这篇都是去年接到今年初发表的。各实验室早在想什么,与发表的结果之间是有时间差的。
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) l/ p: g. F! FIn the field of induced potency and fate reprogramming, it remains unclear what the best starting cell might be and to what extent a cell need be transported back to a more primitive state for translational purposes. Reprogramming a committed cell back to pluripotence to then instruct it toward a particular specialized cell type is demanding and may increase risks of neoplasia and undesired cell types. Precursor/progenitor cells from the organ of therapeutic concern typically lack only one critical attribute—the capacity for sustained self-renewal. We speculated that this could be induced in a regulatable manner such that cells proliferate only in vitro and differentiate in vivo without the need for promoting pluripotence or specifying lineage identity. As proof-of-concept, we generated and tested the efficiency, safety, engraftability, and therapeutic utility of “induced conditional self-renewing progenitor (ICSP) cells” derived from the human central nervous system (CNS); we conditionally induced self-renewal efficiently within neural progenitors solely by introducing v-myc tightly regulated by a tetracycline (Tet)-on gene expression system. Tet in the culture medium activated myc transcription and translation, allowing efficient expansion of homogeneous, clonal, karyotypically normal human CNS precursors ex vivo; in vivo, where Tet was absent, myc was not expressed, and self-renewal was entirely inactivated (as was tumorigenic potential). Cell proliferation ceased, and differentiation into electrophysiologically active neurons and other CNS cell types in vivo ensued upon transplantation into rats, both during development and after adult injury—with functional improvement and without neoplasia, overgrowth, deformation, emergence of non-neural cell types, phenotypic or genomic instability, or need for immunosuppression. This strategy of inducing self-renewal might be applied to progenitors from other organs and may prove to be a safe, effective, efficient, and practical method for optimizing insights gained from the ability to reprogram cells.6 W. N4 B- P- `' m4 ?

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藤椅
发表于 2011-3-18 09:45 |只看该作者
这样的方式对于提高干细胞临床治疗的安全性有突破性的意义,好好学习一下
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