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在2007年崭露头角的iPS经过短短的2年时间,逐步成为全球科学家们追逐研究的最热门课题,回顾iPS的发展历程,可以说iPS有过3个里程碑式的成果,今天就跟随生物通编辑共同追忆2年来iPS的经典成果。0 p, [0 \ v- e) X" M, w
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里程碑一 2007年山中伸弥&汤姆森创建iPS
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2007年11月22日《Science》汤姆森发表iPS研究文章,11月30日《Cell》山中伸弥发表iPS文章。两篇文章开启了iPS的热点时代! K! U3 l) N$ |# a! i& P
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( C4 C; T, X1 g/ [: _4 @4 d/ \里程碑二 清除致癌性
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2 y' w4 w- @0 i, v3 x3 b5 w0 ]6 s安全性是临床应用必须要考虑的问题,iPS诱导技术因携带有致癌基因c-myc而备受关注。而针对这一问题,科学家们想出了各种各样的方案。
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# `+ @. n5 V& U4 k# X4 P* }自麻省理工的Ruth Foreman在2008年8月6号的《Cell Stem Cell》上发表文章,用Wnt取代c-Myc可以致病iPS并且消除致癌障碍,但是Wnt却会降低iPS的转化效率,因此研究者通过改进,将Wnt3a取代c-Myc,确保成功诱导iPS且不降低诱导效率,实验证明还具有提高转化效率的功效。$ ]4 Z" e* p/ q l, O6 {0 K6 T
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/ ?- Z1 K4 e' i2 x' U来自哈佛大学干细胞研究所的科研人员不甘落后,也找到解决iPS致癌问题的答案。2008年10月12日,哈佛大学的研究者在《Nature Biotechnology》上发布研究成果,他们使用一种化学因子丙戊酸(valproic acid, VPA)取代c-Myc与Klf4转录因子,可诱导人类成纤维细胞基因重排进而转化成iPS细胞。 a) S$ A& u9 {& p$ |
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& [& I8 u8 s( A里程碑三 舍弃病毒载体4 N% I3 O# M! B/ D" p
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由于病毒载体可能将外源基因整合到宿主基因组上,因此存在有较大的安全隐患,这一问题与致癌性不相上下,科学家们也在不断的修正期望能找到一种无需病毒载体的诱导方式。
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, d: o0 d3 U& |7 [+ K2008年11月,山中伸弥在Science发表文章,用包含3个基因(Oct3/4、Sox2、Klf4)的质粒以及单独包含c-Myc基因的质粒反复转染细胞(小鼠胚胎成纤维细胞),结果可产生类胚胎干细胞的细胞系(iPS)。研究者为进一步证实该细胞系是否具有致癌性,将该细胞整合到小鼠胚胎中,构建一个嵌合小鼠,结果并未发现该细胞系具有致癌性。" B$ h! q4 k$ b+ N$ L# U
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2009年3月俞君英Science发表文章,在James Thomson等人的帮助下利用非整合型附着体载体(episomal vectors)方法获得了人类iPS细胞,在去除掉附着体后,这些iPS细胞就成为了没有外来DNA的iPS细胞,从而解决了可能癌变的问题。
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里程碑四 证实全能性$ ^& K0 d) p8 \
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2009年7月23日两个权威期刊《Nature》和《Cell Stem Cell》发表我国科学家在干细胞iPS方面的重要科研成果,首次证实了iPS细胞的全能性。虽然不是同一课题组却在研究性文章中得出相似的成果。' n2 b% |& ]3 J5 o. [, o
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5 c$ V, a% }) L6 f周琪、曾凡一《Nature》证实iPS全能性
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研究小组自主构建了37株iPS细胞系;然后把其中6株的iPS细胞分别注入1500多枚四倍体囊胚,进而植入一群代孕白鼠的子宫。
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0 m9 A7 B! M/ R; I. S% Z9 N多种分子生物学技术鉴定,这27只黑鼠确实由iPS细胞发育而来。它们由此成为世界上第一批完全由iPS细胞孕育而成的活体小鼠,有力地证明了iPS细胞具有真正的“全能性”。
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e0 e& b! L& a. k* t27只黑鼠先后与普通白鼠成功配种,陆续生下数百只第二和第三代小鼠。“鼠爸爸”升格为“鼠爷爷”,过起了“儿孙绕膝”的幸福生活,“续写”着中国科学家在干细胞这一国际热点研究领域的重大创新。" @) k0 P) a! H- h8 n4 |. I
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4 X" I# A9 \8 x6 \9 u8 m- O1 h) a
0 R; w" p0 I& F- N高绍荣组《Cell Stem Cell》证实iPS全能性( Y& g# j) [% T) H. F" x4 R
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; m' {% ~$ a* {2 T% V+ d7 p高绍荣和他的同事使用了现有方法重编程了小鼠细胞,从而分离出了5个新的iPSC系。然后他们发现,利用其中一个细胞系,他们能够培育出存活到出生的四倍体互补胚胎,而且一个胚胎还存活到了成年。 |
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