科学家开发出新的细胞重编程过程

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时间：2016年3月10日来源：生物通
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$ N7 Q5 S& I# m9 k" H9 H9 W! i生物通报道：最近，西奈山伊坎医学院研究人员，基于以前的工作，在小鼠的胚胎中发现了一些细胞，这些细胞是造血干细胞或造血干细胞/祖细胞（HSPCs）的前体细胞。在以往的研究中，他们在实验室中将小鼠皮肤细胞重编程为HSPCs。现在，他们已经在小鼠胎盘和胚胎中确定了一个前体细胞，这个细胞可在实验室内成熟并产生HSPCs。他们这项研究结果，题为“Hematopoietic Reprograming In Vitro Informs in Vivo Identification of Hemogenic Precursors to Definitive Hematopoietic Stem Cells，”发表在3月7日的《Developmental Cell》杂志，表明这个重编程过程可以在血细胞发育过程中反复起作用。这些结果，可能最终促使研究人员制备出患者特异性的HSPCs，并为细胞替代疗法带来更具分化性的血液产品。2 S3 P% w5 R& Q* j# S3 i
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患有血液病（如白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤）和免疫缺陷的人，对于可移植的干细胞的需求量是巨大的。研究人员正在探索，在实验室中产生大量HSPCs的方法，以及制备患者特异性HSPCs的方法。由西奈山伊坎医学院研究人员开发的重编程过程，似乎模仿了正常血细胞生成或发育造血作用——从前体细胞到最终成为HSPCs的细胞。这项技术有可能提供一种不同的干细胞来源，并缓解这个移植需求问题。2 O# N) i, E# R+ s7 ]
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该研究小组分析了小鼠胎盘和胚胎，以探究是否存在具有类似于前体细胞表型的细胞，并证实它们可以在实验室中成熟为HSPCs。" R- d9 [* }2 q$ ~

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6 @! P! ]" W- q) }1 W1 y# k该研究的资深作者、西奈山伊坎医学院发育和再生生物学副教授Kateri Moore指出：“从长远来看，为了治愈疾病，我们需要能够移植一些东西，它们可以持续产生新的血细胞，而不会被病人的身体所排斥。我们对这项研究结果感到兴奋。在实验室中，这些前体细胞可以成长为可移植的HSPCs。我们的重新编程过程可以通知发育造血作用，反过来也一样。”$ _! Q/ \. T: b3 z

' c' L- E) G% M! H该研究小组的其他成员包括发育和再生生物学教授Ihor Lemischka博士、第一作者、西奈山伊坎医学院生物学前博士后研究员Carlos-Filipe Pereira博士，目前他是科英布拉大学的助理教授。) Y7 X1 W9 J7 X4 t; G" d) a
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Lemischka博士说：“直接的重编程研究可以提高再生医学应用。许多研究人员试图做他们在体外HSPCs制备中已经能够做到的事情，但是我们能够在这个过程的基础上，使这个领域前进一步。下一步是在人类中测试这些研究结果。”
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! @5 p# w8 e* q* _5 _$ F6 O1 X# dMoore博士说：“我们的团队已经进行了巨大的尝试，试图解开这个难题，我们在造血和干细胞生物学领域已经有20多年的研究经验。我们的最终目标是，在实验室中制备出成血细胞，并提高患者特异性血细胞的生产效率。这项研究使我们更接近于实现这个目标。”
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近期，相继有几项细胞重编程研究，例如，1月13日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们开发出了一种新方法，通过“挤压”细胞可将它们转变为干细胞。这种方法为大规模生成医用干细胞铺平了道路（Nature子刊：新方法让细胞重编程变得简单）。1月20日，Duke-NUS医学院、Bristol大学、Monash大学和RIKEN的研究团队开发了一个革命性的计算工具，能够准确预测将一种人类细胞转变为另一种类型所需的细胞因子。这项研究发表在Nature Genetics杂志上，对细胞重编程和再生医学的进一步发展有重要意义（细胞重编程迎来革命性生物信息学工具）。而在2月份，来自中国科学院动物研究所，东北农业大学生命科学学院的周琪，李鑫和王加强三位学者发表了题为“体细胞重编程研究进展”的综述，分别介绍了重编程的各种方法, 探讨重编程的效率及机制（周琪最新综述—体细胞重编程研究必看）。
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Hematopoietic Reprogramming In Vitro Informs In Vivo Identification of Hemogenic Precursors to Definitive Hematopoietic Stem Cells; v: l( D9 M* d( A! a: F
Summary: Definitive hematopoiesis emerges via an endothelial-to-hematopoietic transition in the embryo and placenta; however, the precursor cells to hemogenic endothelium are not defined phenotypically. We previously demonstrated that the induction of hematopoietic progenitors from fibroblasts progresses through hemogenic precursors that are Prom1+Sca1+CD34+CD45− (PS34CD45−). Guided by these studies, we analyzed mouse placentas and identified a population with this phenotype. These cells express endothelial markers, are heterogeneous for early hematopoietic markers, and localize to the vascular labyrinth. Remarkably, global gene expression profiles of PS34CD45− cells correlate with reprogrammed precursors and establish a hemogenic precursor cell molecular signature. PS34CD45− cells are also present in intra-embryonic hemogenic sites. After stromal co-culture, PS34CD45− cells give rise to all blood lineages and engraft primary and secondary immunodeficient mice. In summary, we show that reprogramming reveals a phenotype for in vivo precursors to hemogenic endothelium, establishing that direct in vitro conversion informs developmental processes in vivo.