mRNA诱导iPS被Science评为10年十大技术突破

markllq

生物通报道：诱导多功能干细胞（iPS）技术却绕开了胚胎干细胞研究面临的伦理和法律等障碍，因此在医疗领域的应用前景非常广阔。但是iPS细胞的应用由于其潜在致癌性和效率低，不利其未来的临床应用，科学家们要想借助干细胞疗法治疗疾病仍然需要更多的努力。
9 @+ \( ?( c4 k+ A
8 e9 b7 b$ h, S: e; N0 d+ z& R8 _今年来自哈佛医学院，波士顿儿童医院等处的研究人员创建了一种新的技术途径，通过把普通的人体皮肤细胞经过一系列实验快速地诱导转变成iPS细胞，从而消除因注射病毒和致癌基因造成的风险，而且这一技术的效率大约是其他传统方式的100倍。这一成果具有里程碑式的意义，因此入选了2010年Science十大科学突破。( s' C3 }6 o& i0 _. _7 j" @2 P

6 h3 r5 X7 w- i" L& n领导这一研究的是哈佛医学院助理教授Derrick Rossi，这项研究克服了iPS技术用于医疗方面的一个重要障碍，对于这一领域的研究而言意义重大。2 H* U' {4 X3 E2 T# C. p
, f- {! |( X/ t) ]1 h1 z7 g  ]
目前在使用皮肤细胞培育iPS细胞时，研究人员仍需将皮肤细胞暴露在两种病毒以及致癌基因环境下，而后通过重编程使其进入类似胚胎的状态。而这项研究无需基因修饰，就可以将皮肤细胞转变成一个干细胞的方法。其中的奥秘主要在于利用mRNA替代DNA，生产重新编码细胞所需的四种蛋白质。7 ~, p9 D. F" Y7 X6 z2 Q5 p1 [  q

$ |( Q" E% x% ?研究人员导入转变为iPS细胞所需的四个关键蛋白质的mRNA，从而诱导细胞改变原有程序而转变成iPS细胞，即多能干细胞。他们发现他们所创造的类似日常鸡尾酒的试剂具有令人惊讶的使细胞重新编程的速度和效率，只用以前的一半的时间—大约只有17天，而效率是以前标准方法的100倍以上。
& M( G9 s. _7 _" [) D
4 z3 M/ L+ L+ K, l* z. ^& U) f此外，这种诱导转化而成的iPS细胞没有令人不安的癌变情况，而其功能却基本等同与胚胎干细胞。研究人员又更一步成功的把这种iPS细胞定向诱导成肌肉细胞。. t! {7 o7 x1 ~) P" E
$ _) K; q, t3 o1 A9 L* v! E& o
研究人员将这种细胞命名为RiPS，核糖核酸诱导多能干细胞（RNA induced Pluripotent Stem cells），它比传统的诱导多能干细胞更像胚胎干细胞，因为它们没有被改变基因。他们未来的目标是能够在未来使用干细胞充当新健康细胞的来源以取代被疾病破坏的细胞。0 @: H5 X  P, b+ s

' d" F) p# t0 U1 n+ o+ L  [除此之外，今年国内在iPS培养技术方面也获得了重要成果，北京大学的邓宏魁教授和中科院广州生物医药与健康研究院的裴端卿研究员分别在Cell Research上报道建立单因子iPS细胞（Oct4-iPS）。邓宏魁的研究组利用Oct4和四个小分子将小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)重编程为iPS细胞，而裴端卿的研究组利用Oct4和BMP4（一种细胞因子）将小鼠成纤维细胞重编程为iPS细胞。
; ^+ ]; v# U3 }% b. }6 e" V/ |7 R; m0 }. X
另外裴端卿研究员和中科院动物所的周琪研究员分别在J Biol.Chem.和Cell Research上报道优化的建立iPS细胞的培养基。裴端卿的研究组开发的培养基为iSF1，可以只用Oct4和Klf4将脑膜细胞重编程为iPS细胞。周琪的研究组利用基因敲除（knock out）血清替代物(KOSR)代替胎牛血清，可以显著提高重编程的效率。2 R3 c6 c! {( y- Q8 ^9 r

8 u' f; n& c! \$ T4 i! P' t周琪研究员和北京生命科学研究所的高绍荣研究员继去年分别获得iPS细胞来源的四倍体小鼠后，对该技术做出改进。周琪的研究组在Stem Cell Rev上报道用小鼠成体细胞来源的iPS细胞获得四倍体小鼠。高绍荣的研究组在Cell Research上报道用三因子iPS细胞获得四倍体小鼠。另外，周琪和高绍荣分别在Cell Research和Biol Reprod上报道利用iPS细胞作为核移植的供体，获得克隆小鼠。由于iPS细胞比体细胞在发育阶段上更原始，更容易被重编程，因而更容易获得克隆动物，这为其他物种的克隆提供一条更为便捷的途径。- s) ]; J( J* |

markllq

据报道，丁盛已经可以完全用化合物诱导iPS了，Ding says that his team has already created mouse iPS cells using only drugs, and is making progress with human cells. http://www.nature.com/news/2010/101208/full/468746a.html! l& m; Y: g0 A3 ~+ H
- ^$ a6 N9 I2 y; T3 S

markllq

回复 临床干细胞 的帖子
7 n0 j' t" {) q0 L. D+ l2 Y7 y# _5 |
呵呵，我指的不是OCT4+小分子的这篇文章，而是丁盛还没有发出来的文章，他的采访时透露他们已经完全用小分子替代而不加任何转录因子产生了iPS，在小鼠中应该实现了，现在他们在测试在人的iPS诱导中能否实现。

markllq

回复 可乐9413 的帖子: F1 S* u6 k* O3 i* n
* X2 g9 U* L3 Y
我个人觉得可能有下面几个方面的原因：) }4 Y, w% s$ @. |; p
1、通过mRNA表达出来的蛋白质比直接转进去的蛋白量要多. @) l2 O9 S6 c' A( ~" r
2、这里的mRNA做了三方面的修饰，半衰期较直接转蛋白质较长7 ~5 |0 z  [7 l
3、mRNA转录出来的蛋白进行转录加工及核定位比较容易，而蛋白存在一些不确定因素，相对较难

markllq

回复 可乐9413 的帖子
0 ?2 N, y# d6 P, `( o, b1 g' L
/ h$ \0 g$ T0 x2 p8 W. J这篇文章先做了一个预实验：将表达GFP的mRNA转入细胞中，发现细胞毒作用很明显，这是因为体外的RNA进入细胞后启动了细胞的免疫应答。具体机制是：mRNA的5’端的帽子说白了就是磷酸化后的鸟甘酸，这个鸟甘酸和5’末端的碱基之间有一个三磷酸的桥，这个三磷酸桥就是与胞内单链RNA感应器RIG-I的配体，RIG-I激活后进一步激活PKR，从而抑制mRNA翻译。因此，本文通过加入磷酸酶来改变磷酸桥的结构，从而躲避细胞的应答。另外，为什么真核细胞mRNA可以躲避该应答机制，因为mRNA中特定的碱基修饰。因此本文中为了进一步降低免疫应答的影响，将5’甲基胞苷完全代替胞嘧啶或者假尿嘧啶代替尿嘧啶，发现大大提高了mRNA的活性。但即便是利用上面两种方法，还是不能彻底去除免疫应答，实验中在培养基中还加入了干扰素抑制剂：B18 R。进一步大大降低了免疫应答的强度。另外，mRNA在胞内不能稳定持久的表达，这里采取的策略是每天转染一次，保证了诱导因子的表达量。

markllq

回复 可乐9413 的帖子; a0 n$ {8 d0 C

8 d/ v1 b# S$ u:L ,建议看一下paper吧，里面说的很清楚