iPS需要“给力”的一些问题

tpwang

: L1 ^+ U4 `- J% F0 ?9 m: w$ Y

! `/ N' W- [7 P* N7 V- k2 m版主说iPS有“不给力”（ungelivable）的趋势，也可以换个说法，iPS有不少急需“给力”（gelivable）的课题，如果这些课题不能有给力的解答，就会显得不够给力。有些问题是技术性的，有些是理论性的，有些是关于应用的，有些有部分解，有些有可能解，有些看起来尚无解，有些则不是iPS一家的难处，可能是整个“干细胞”家族的难处。就读文献所及，摘抄罗列一些，供大家参考，欢迎给力补充讨论。
- ~1 H: @9 z/ @# X  ?
; i- ^& ?& H8 K* `2 R原始因子中致癌基因如c-Myc的参与，已在技术上取代排除，但可能是因为内源性c-Myc在起作用，这一点对搞清机制有意义。+ k; Y! x8 T" {9 t: s

. y8 s) X' B9 k& ?' l病毒载体的基因整合问题，第二代iPS用一过性腺病毒表达的非整合方法，但效率比较低。8 ?. e; f6 I, a9 M

; j" u: v7 k) q9 Z& v- T6 [! ^有限整合（事后剪切）技术，需确定残留sequences的潜在影响，需要在诱导前后做基因谱鉴定对比
- z* L$ c/ h1 R7 K6 z3 ]- H　　重组蛋白——效率低，仍需添加表观遗传调控因子
" M$ {; {6 W# M; r: o　　RNA诱导——有待广泛重复3 G( `6 {3 z3 Q
　　化学小分子化合物诱导——仍需个别转录因子，已发表的做到了只要一个Oct4，但一些小分子本身具有潜在的诱导基因和表观遗传异常风险，某些情况下效率有限。" I% [1 m/ v( B$ J/ R' P
　　3 d* e* p2 w, x6 B
克隆挑选问题
8 e$ m3 Y4 ^7 A2 a3 b+ P% E0 x　　药物方法甄别部分重编程iPS
+ i& k" V3 y5 W) ~  p) f　　挑选完全重编程iPS! `6 h: w/ J4 p6 k  d  c
1 e1 ]" P! H- R% y, S/ D1 b7 j
iPS重编程理论问题2 ], Z4 M" n; [8 y! d' L  i; {  w
　　少数适合重编程源细胞vs随机重编程（各自的机制与利用、控制）
# n! ?: ]# b: G' @3 b
2 }5 D5 x+ s9 O: ]9 M' h9 ciPS重编程过程的多步骤及其监控
6 R9 j+ k0 b2 d) Y& v. g　　预分裂步骤
+ G1 z3 g5 M+ _% ^1 V2 `　　外源性多潜能因子的作用时间与方式
. V* ~$ d6 _# Q4 I5 B8 O　　内源性多潜能因子的起动与摆脱外源因子
9 x" A& K% [- ]3 D, f; O9 x  Y2 i. z6 G, y　　多潜能状态的滞后完成过程4 m1 [% {+ l8 ?' H2 W5 P+ C! |

: }2 S. J3 z+ b& r- ]. FiPS重编程是否需要退回正常发育原始状态，然后获得多潜能性的问题9 g, W- o! Z1 I5 T! K5 b
: l) b. A9 i% F+ d) r
相关重编程因子克服成熟细胞的epigenetic状态的机制为何+ f' o, |) n' n5 Q2 B- s4 I! M
　　binding，epigenetic remodeling，feed-forward mechanisms，interactions of multiple factors
" U# s' ^: e! `1 C+ c. W- J' M8 H& @- a3 \- M+ t* Q7 y1 d7 E# \
存在其他可诱导重组的因子组合及其意义/ T' ~. [( t0 e9 @3 d) ]
　　Redundency？; _' L+ g5 p, g
/ A; @3 c  j2 F  c
重组过程克服细胞凋亡和senescence的问题$ u( S3 P  X8 k' O9 ~) [' B6 s

0 Z7 c. K- d- z5 v其他必要的调节（modulation，非调控modification）因素及其作用0 ~1 q+ X- R6 c4 y
　　生长因子、miRNAs，转录因子，chromatin调节因子
  w9 a( Y$ ?* ~, C' ^  `& o; ^
; X- J5 x7 M5 F8 r: e4 E; MiPS状态属于人为现象还是体内自然现象的复制（与胚胎干的相似度，或者是两个不同的东西，人们仍需寻找真正的重编程方法）& L( E' |: C. I  s% ~
　　某些来源iPS成瘤性高，易senescence
4 `5 N9 Y2 L0 h' U　　特异基因差异，或DNA methylation差异，mRNAs和miRNAs表达差异: K+ p7 \# j5 m4 t3 T9 H! U5 k
　　上述现象的实质是什么（排除不同基因背景来源的潜在原因之后）% `8 W3 C% u, i$ V
5 ?$ d4 D: h! W
iPS的源细胞表观遗传记忆% N9 C8 S" c& Q+ U
　　能否消除0 M  R* n: O" @- s
　　好处——疾病模型及特定基因疾病治疗；不利：妨碍iPS分化细胞治疗
( n9 k4 _' C) t( H
" w( _( q: h; g2 Z4 w% [Genetically matched人胚胎干与iPS比较；iPS与iPS比较；1 e$ Y6 `% R$ _, h- l7 Y
　　尚没见报道，这是解决目前一些基本问题的前提条件
7 t  w- d+ d* m. ]2 Q5 V' Q$ g. T1 X* r- B0 D8 N# n* Y
iPS用于细胞治疗的主要障碍) N& m# O9 y) L3 V6 M2 ]3 j
　　成瘤性2 \6 `- @* b/ }* T
　　难以纯化，需提高效率
" v/ b+ i: B' \4 J9 U　　基因整合及其潜在长期影响  y# h0 l4 v  N7 `# F' t+ Y5 Z
　　临床产业模式：scale off模式的标准化复制模式0 R# U' V) m6 ~% ~8 Y

- H/ e1 e4 D/ ?/ F0 x8 [% n7 eiPS疾病模型的主要障碍
$ e; u2 |# |* z  {9 Q' r" r　　多因素疾病是否能在体外模拟
& |  y$ Q9 y1 a8 G# m4 O　　晚年疾病能否在短期内体外重现（或需要模拟加速因素）* Q4 B' B+ M$ i8 s4 w1 T; e% m
　　某些疾病病理为多细胞互动模型，能否体外模拟问题（单一iPS来源分化为不同相关细胞组合病理模型）) C! t/ _1 y3 N
　　非遗传因素疾病能否体外模拟
9 c% V" o9 b" N& r. C+ f6 W, X  |- K# T7 B. j
iPS疾病模型用于药物筛选问题- D/ U+ ]# `6 d# Z4 B
　　培养皿细胞水平的药理学现象是否能完全取代体内复杂环境的药理学、药物动力学模型
& ~( n9 e3 R) s* {　　用于个体特异性治疗药物筛选是否有足够的价效比
, O- |& Z0 y7 p/ @+ g: q0 S! O. i: O) u: c4 i/ Z
直接转分化与iPS这两个现象能否在重编程的普遍规则上排列统一: H/ d! [! u7 j7 Y1 y! ?6 `
　　直接转分化是截取了普遍重编程规则的最后一步，还是一个独立的现象？( G( l9 l8 n0 T; P' p/ i6 v
　　转分化现象的本质是什么，擦除表观遗传记忆重编程 vs 叠加保留？
/ D: h7 b4 ]! ^　　; y* Q* }5 D% P- q# P
iPS重编程完整性不如核移植，胚胎干及其原因( E) Y' C5 J: }) _" u$ V
$ I2 z- l6 k" @" H' D
reprogrammable到底是个什么现象，换句话说：6 c, Y, |1 Q( s4 v: J
　　生物现象在多大程度上保留了可塑性
) w8 T2 E/ a( n3 `9 {$ J  g　　这个可塑性是残留还是内在本质
) I8 m2 J1 b; L5 k5 [. f9 j2 d　　又在多大程度上可操控，及其相关风险
; v. y0 l/ b# A& s! @
' o! x+ _) P2 u7 A/ }3 `( ZThe old and hotly debated question：$ g% B7 h: g2 K
　　重编程多潜能状态与癌症状态的关系4 G8 [8 K$ `7 s' ?, B

, x( ?% |) u* F3 l$ I% {, O3 Z如果有钱有闲：* n* z* Z- `: g! L6 O
　　同一基因个体不同组织细胞来源（包括胚胎干），同一组织来源不同方法，global comparison；7 o* O8 i* ?6 I
　　不同疾病来源，不同年龄来源，不同性别来源，不同组织细胞来源，同一方法对比；
- d/ ]3 i; z& }+ v: q) X　　所有可“重编程”细胞采用上述模式的global comparison；0 i9 d& B- D' i6 V6 T
　　上述条件下不同干细胞诱导分化产品的标准临床实验比较；" C9 ?* V  [3 N8 Y, V
　　……keep on dreaming8 Z2 Z4 u$ O8 V$ t2 h2 _+ F
　　: m$ U2 T) I. M# r# u, S7 i( s  f

* W) b- a) H& a' D% E! i我们的口号是：往好处着眼，往坏处准备。

wlandragon

頂起給力

yusheen

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pingzongyunlan

版主对利用PB转座子进行整合和剪切外源基因的诱导iPS细胞的方法看法如何？在目前我所看过的关于诱导iPSCs的文章中，我觉得这种方法是众多方法中比较安全有效而且效率较高的一种方法，不知道它能否大规模解决iPSCs的形成问题~

qmm0303@163.com

有思想

tpwang

pingzongyunlan 发表于 2011-2-10 19:31
" X9 I4 f! F" L# J7 G" C版主对利用PB转座子进行整合和剪切外源基因的诱导iPS细胞的方法看法如何？在目前我所看过的关于诱导iPSCs的 ...

, P/ o$ q" q3 m1 n1 ?6 o
是啊，文献中2009年有两篇PiggyBac transposition的iPS，看起来挺好，不知道2010有什么新文章没有。有人评论说也还要检验是否transposase表达会导致非特异性genomic变异。估计这是非integration方法都要检验的问题吧。
2 m0 |: V1 U8 U+ U5 F
, I  v$ B; J# i1 s: J+ f5 d( i

qizhi502

      感谢楼主用通俗的语言整理了ips应该gelivable的研究方向，针对一个新兴的领域和研究方向必然面临各种各样问题，但是无论怎样都有一个主线，它为什么出现，出现是为了什么。ips的出现无非是想代替es，而现在能否说明ips和es相同。因此针对这个问题才引出了楼主所罗列的那些问题，但无论是针对表观遗传的机理还是重编程的方法到最后的临床应用，这些都是步履维艰的事情，尤其最后，不过这也正是大家的研究兴趣所在，只要明白在做什么，这些问题终会慢慢解决。