提高iPS诱导效率方式

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Nature：iPS细胞转化率提高约百倍! u; _" }' H/ Q8 v  c2 v# n

, J# M* [) M% A2 @+ QNature Methods：新方法可提高成体组织转化iPS细胞效率
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$ L+ m3 H$ R4 G& [* `Nature：高效诱导iPS的方法模型
7 t0 @' U9 a5 T. }. V2 a) e% K3 @8 R' x& G8 k& \( _+ g
Cell Stem Cell：两种因子可提高iPS转化率
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Nature Biotechnology：新方法大幅提高IPS生产率1 B3 R( c# V! l: I$ e

# M, t/ l( R9 X/ ], CCell Stem Cell：低氧环境可提高培养iPS细胞效率" D" ~- l2 D0 N2 ^$ B+ v

- {: d' V) h6 u( O9 d补充内容 (2011-5-3 12:13):
; P1 g, ~  N! e. z# t/ cCell Stem Cell：维生素C可提高iPS细胞诱导效率

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Nature：iPS细胞转化率提高约百倍
- Q; O* F1 t# ~3 w将普通皮肤细胞转化为诱导多功能干细胞（iPS细胞）再进行克隆等研究，是近年来干细胞研究的热点领域，但是该领域一直受到细胞转化率太低的制约。英国《自然》杂志网站9日发表最新科研报告说，科学家发现，通过基因路径阻断可以将这一转化的成功率提高约百倍。1 b+ j! P3 D  ~* z6 x% w

4 w  X# K% P5 w4 R! Y  z来自不同国家的5个科研小组同时报告了相关进展，其中包括最先培育出iPS细胞的日本科学家山中伸弥的科研小组。科学家发现，通过阻断一个名为“p53”的基因的路径，可以将皮肤细胞转化为iPS细胞的成功率提高至10％左右，是原有转化率的大约百倍。
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' U# |- z9 [4 @' @9 N1 Z/ s目前，将普通细胞转化为iPS细胞的常用方法是通过病毒载体将4个基因注入细胞内；其他一些方法可以只使用2个或3个基因，或者不使用病毒载体，获得的iPS细胞会更安全，更少出现不良变异的可能，但是转化率也更低。新发现可以提高所有转化方法的成功率，更好地兼顾效率和安全。& y# j" g) X2 H' R/ n$ f7 K
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不过科学家提醒说，“p53”具有抑制细胞癌变、阻止肿瘤生长的作用，因此在通过阻断“p53”路径提高iPS细胞转化率时，也要注意潜在风险。
9 [  B0 H1 x) f# B: K- g; W- KNature advance online publication 9 August 2009 | doi:10.1038/nature08235
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' `  O( S9 ?& O1 hSuppression of induced pluripotent stem cell generation by the p53–p21 pathway

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, B* q6 s( B% O; ?6 Q' VNature Methods：新方法可提高成体组织转化iPS细胞效率7 ?1 w, h7 t$ m9 Y& Q( C6 N! D
美国斯克里普斯研究所的一个研究小组成功开发出一种新方法，可显著提高将成体组织转化成干细胞的效率，使干细胞医学研究实践迈出了一大步。相关研究成果发表在10月18日《自然·方法》杂志网络版上。
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, ]( P( M) ?5 j$ i. e7 q. a8 I在干细胞医学研究领域，几乎所有的研究人员都梦想着有一天可用干细胞修复任何病患体内的受损组织。而将成体细胞转化成iPS细胞（诱导多功能干细胞），可避开使用胚胎干细胞所遭遇的伦理问题，并且可使生成的干细胞与病人的免疫系统匹配，从而避免产生人体组织排斥问题。早在2007年12月，日本和美国的两个实验室就宣布利用基因插入技术首次创造出人类iPS细胞，这被认为是一项重大突破。但在iPS细胞疗法可实际应用之前，仍有两个主要难题需要解决：一是安全问题，因为基因操控具有潜在危害；二是速度和效率问题，基因插入技术过程耗时长达4周，其成功率仅有万分之一。
3 q% a+ g' X7 P1 X" D  D' {( k
, U5 {3 U; o$ v/ K+ _' v在今年早些时候，美国斯克里普斯研究所副教授丁盛博士领导的研究小组利用纯化蛋白质将成体细胞转化为最原始的胚胎样细胞，从而避免了插入基因所带来的安全问题。其研究成果发表在2009年5月份的《细胞干细胞》杂志上。* E. z! E5 {8 Q8 |6 {
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为解决速度和效率问题，丁盛博士将焦点集中在了可生成结缔组织的成纤维细胞生成的自然过程研究上。这种自然发生过程称为MET（间质—上皮细胞转化），会使成纤维细胞更接近于干细胞样状态。研究小组测试了大量类药分子，寻找抑制TGFb（转化生长因子β）和MEK（裂原活化蛋白激酶）的路径。TGFb和MEK都参与MET过程。经过研究，他们发现两种化学物质——ALK5抑制剂SB43142和MEK抑制剂PD0325901——的组合，在促进成纤维细胞转化成干细胞方面的效用最高，比传统方法的效率高100倍。随后，研究人员又锁定了一种名为Thiazovivin的新型化合物，将此种化合物与SB43142和PD0325901结合使用，可提高效率200倍，同时将转化周期由原来的4周缩短到2周。
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, b; W) c3 r8 V; o. l丁盛博士指出，这是人类细胞可以加速重组的第一个例证，相信这个方法将被广泛采用，从而极大地推动iPS细胞的研究。新方法基于自然生物过程，其使用的分子类型也早已经过人体测试，因此，除了速度和效率优势外，其安全性也十分可靠。/ |; G& `% _0 F

8 E8 _+ D5 H; x9 b6 \报道称，除对实际应用的巨大推动外，新方法的开发也使人们对成体细胞转化成干细胞的生物学理论有了更深的理解。
. h/ H: t1 R# e$ k: |- eNature Methods 18 October 2009 | doi:10.1038/nmeth.1393
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A chemical platform for improved induction of human iPSCs# b2 w) Z% c/ n5 z1 L$ \: d
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Tongxiang Lin1, Rajesh Ambasudhan1, Xu Yuan1, Wenlin Li1, Simon Hilcove1, Ramzey Abujarour1, Xiangyi Lin1, Heung Sik Hahm1, Ergeng Hao2, Alberto Hayek2 & Sheng Ding1

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Nature：高效诱导iPS的方法模型
1 r* e" n$ d0 `0 T  ^' ?, s3 ~三年前，Kazutoshi Takahashi 和 Shinya Yamanaka首次发现，来自“正常”体细胞的“iPS细胞”（诱导多能干细胞）利用所定义的一些因子可以生成。在这三年里，人们对这些细胞的兴趣一直非常高。然而，虽然它们通过少量因子的转染可以再生，但所转染的细胞只有百分之几变成多能细胞，而且整个过程非常慢。
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5 Z3 _. Q' K; T4 M5 Y在一篇从iPS出现之前开始的综述文章中，Shinya Yamanaka集中介绍了iPS的生成机制以及它的生成过程效率低、速度慢的原因。他最后提出了一个进行直接重新编程的模型，按照该模型，所有或大多数细胞都有可能变成多能细胞。0 ?$ q) u; `2 k: f% M* C4 f; M
Nature 49-52 (2 July 2009) doi:10.1038/nature08180
  H, s9 e# @! |4 U
7 I/ @) m9 D5 X; ~7 U/ RElite and stochastic models for induced pluripotent stem cell generation
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Induced pluripotent stem cells offer unprecedented potential for disease research, drug screening, toxicology and regenerative medicine. However, the process of reprogramming is inefficient and often incomplete.

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: u/ A. Q& e* k8 M# YCell Stem Cell：两种因子可提高iPS转化率2 e, f! d1 F1 v: C$ }/ h7 ^

$ D" D) M% m+ B2 q/ c6 F) y近年来iPS技术一直都是科学届研究的热点，焦点， 自从胚胎干细胞涉及道德伦理的问题以来，iPS以其突破伦理障碍的面貌改变大家对干细胞的看法，无疑，iPS是伟大的发现，它让科学家们可以更深入地了解我们的细胞。也让干细胞从理论研究到临床应用的步伐加快了许多，直接将病人的成体细胞改造成干细胞， 比再培育一个小孩取干细胞更符合伦理道德要求，也突破了移植排斥的障碍。因此说，研究iPS是各个国家必须要突破的技术难点，谁早一步掌握成熟的iPS技术，谁就能在再生医学领域称雄。; M8 o! P: H' ~+ D/ S" o
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自iPS出现以来，转化效率一直是横跨在iPS技术面前的障碍。到目前为止，最先提高转化效率的是西班牙的科学家，他们将头发里的角质细胞进行重组诱导iPS细胞，结果发现转化效率可提高100倍。但是，至今为止，他们也不清楚为何角质细胞的转化效率会如此高？科学家们还在进一步的研究中，希望找到提高iPS效率的方法。& @9 C' y) g" G* R  H
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11月6日，北京大学生命科学院的长江学者邓宏魁等教授通过将多种因子联合4个必须的转化基因（OCT4,SOX2,KLF4和c-MYC)诱导iPS细胞，再经过一个筛选平台对多种因子进行筛选，结果发现有2种因子可显著提高iPS的转化效率。这两种因子就是p53 siRNA和UTF1，将其与四个诱导基因一起转染到人成纤维细胞中,结果转化iPS细胞的效率可提高100倍。并且值得关注的是，就算剔除c-MYC（具有致癌性基因）同样可以成功诱导iPS。% A+ r/ }, Z! C* H  o1 E
Cell Stem Cell, Volume 3, Issue 5, 6 November 2008 doi:10.1016/j.stem.2008.10.002
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% O2 f1 Y/ u$ ?0 G+ XTwo Supporting Factors Greatly Improve the Efficiency of Human iPSC Generation
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Yang Zhao1,4,Xiaolei Yin1,2,4,Han Qin1,2,4,Fangfang Zhu1,2,5,Haisong Liu1,2,5,Weifeng Yang1,5,Qiang Zhang1,2,5,Chengang Xiang1,2,5,Pingping Hou1,5,Zhihua Song1,2,Yanxia Liu1,2,Jun Yong1,Pengbo Zhang1,Jun Cai1,Meng Liu1,2,Honggang Li1,Yanqin Li1,Xiuxia Qu1,Kai Cui1,Weiqi Zhang1,Tingting Xiang1,Yetao Wu1,2,Yiding Zhao1,Chun Liu1,2,Chen Yu1,Kehu Yuan2,Jinning Lou3,Mingxiao Ding1andHongkui Deng1,2,,

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: {# s1 j2 T& H& B" L4 M0 Y, p! }Nature Biotechnology：新方法大幅提高IPS生产率
, _6 J+ c0 U5 Y美国哈佛大学研究人员采取添加特殊化合物的方法，将体细胞制造IPS的效率提高了100多倍。目前这项研究在大鼠实验中已获得成功，而在制造人类IPS时也可采取同样方法，以提高效率。该成果被业界称为IPS研究中的一大进步。
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3 I3 b5 @2 `. h* o: Z( _IPS是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。在制造过程中，美国研究人员使用了4种遗传基因，同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的物质和酶在内的化合物，以研究其各自的制造效率。研究结果显示，没有添加化合物时，遗传基因的导入效率为0.01%—0.05%，而加入了一种叫“巴尔普罗酸”的蛋白质合成阻碍剂之后，导入效率竟升至9.6%—14%。$ a$ q& c4 D1 w7 O
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如果从这4种遗传基因中排除导致细胞癌化的遗传基因，只使用3种基因，过去的导入效率只有0.001%甚至更低，而加入“巴尔普罗酸”之后，其效率也提高了约50倍。研究人员认为，这很可能是因为“巴尔普罗酸”可以促进多能遗传基因的活性。今后，研究人员将就添加化合物是否会使遗传基因产生变异展开研究，以在提高制造效率的同时保证安全性。. U- p& J: F* J4 _- b
Nature Biotechnology，doi:10.1038/nbt1418，Danwei Huangfu, Douglas A Melton7 h7 L3 O  x# o, U

& Z5 d# y( L$ w2 J  B( rInduction of pluripotent stem cells by defined factors is greatly improved by small-molecule compounds
/ @' \; d! R  J% M9 _- Y8 D; \Danwei Huangfu1, René Maehr1, Wenjun Guo2, Astrid Eijkelenboom1,3, Melinda Snitow1, Alice E Chen1 & Douglas A Melton1

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% {& n! I, d7 |- O0 w" m" Z% N. Z
, ?( ]4 `& r7 B' U( u' V9 [6 R9 j2 qCell Stem Cell：低氧环境可提高培养iPS细胞效率/ @! ^/ e- a6 `2 L
日本京都大学研究人员在新一期《细胞－干细胞》杂志网络版上发表论文说，在培育诱导多功能干细胞（iPS细胞）的过程中，通过降低培养环境的氧浓度，可大幅提高细胞生成的效率。3 z7 o* y. M) ^2 Y! \

( `; X( p) n/ P7 i. Z1 P5 M京都大学教授山中伸弥等人在iPS细胞研究过程中，发现机体内的干细胞总是集中于氧气相对少的地方。于是，他们在利用人体皮肤细胞培养iPS细胞时把培养环境的氧浓度从通常的21％降到5％，发现iPS细胞的生成效率可提高到原来的2．5倍至4．2倍。但如果进一步降低氧浓度到1％，就会适得其反导致部分细胞死亡。研究人员又利用实验鼠的皮肤细胞培养iPS细胞，发现5％的氧浓度也是最合适的。
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6 O. ]. d. |, G通过基因重新编排方法，“诱导”普通细胞回到最原始的胚胎发育状态，能够像胚胎干细胞一样进行分化，这就是所谓的iPS细胞。日本、美国等国的多个科研小组正在进行各项研究，将iPS细胞应用于新药开发和疑难疾病治疗。但iPS细胞生成效率低的问题一直没有得到解决。
5 i. l; G* t; l! g) V, s0 ~/ E; C0 _8 }
山中伸弥等人认为，通过降低培养环境的氧浓度，再加上使用细胞癌变可能性较小的培养方法，就可高效地获取更高品质的iPS细胞。
) u+ G! {5 Q" _8 ^Cell Stem Cell, 27 August 2009 doi:10.1016/j.stem.2009.08.001/ b( b" F( Q) G

. B* c( S& P, G1 U' F$ Y% I2 |; ~Hypoxia Enhances the Generation of Induced Pluripotent Stem Cells( z. N. S# h2 I9 f" l4 i( W
' ?% a$ ^/ }* ~8 U2 \9 p3 b( ^% V
Yoshinori Yoshida1,,,Kazutoshi Takahashi1,Keisuke Okita1,Tomoko Ichisaka2andShinya Yamanaka1,2,3,4,,

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+ g0 p& ]5 B$ b1 a- h- ^# R
Cell Stem Cell：维生素C可提高iPS细胞诱导效率3 s  l9 A2 Z1 r4 N7 h
诱导多能性干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）是具有胚胎干细胞特性的一种细胞，由体细胞诱导而来，可作为胚胎干细胞最好的替代品用于科学研究和临床治疗。但是iPS细胞的成功诱导比较复杂，诱导效率一直是科学界的难题，通常每万个细胞才能诱导成功一例iPS细胞。
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7 g% a3 S" o: s) W, m% j最近，中科院广州生物医药与健康研究院裴端卿带领的研究小组发现，通过在培养过程中添加维生素C可使iPS诱导效率提高10倍。通过老鼠和人细胞实验发现，培养时添加维生素C可促进相关基因表达，推动体细胞进入重编程状态。
# K" u* \6 u% n+ a  o9 e5 J2 M; m" d2 Y- h+ o
该项成果将于美国时间今年12月24日在世界干细胞权威杂志《细胞—干细胞》（Cell Stem Cell）在线发布，并且被选为封面文章。1 i$ n1 N. @6 R! a" l
Cell Stem Cell, 24 December 2009 doi:10.1016/j.stem.2009.12.001" }: [$ h2 Z8 z) V  w8 s% T

" \  X/ g+ H$ E# s: f: ~  `Vitamin C Enhances the Generation of Mouse and Human Induced Pluripotent Stem Cells
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3 z! G! C) L" l9 s/ J: KMiguel Angel Esteban1, 6, Tao Wang1, 6, Baoming Qin1, 6, Jiayin Yang1, Dajiang Qin1, Jinglei Cai1, Wen Li1, Zhihui Weng1, Jiekai Chen1, Su Ni1, Keshi Chen1, Yuan Li1, Xiaopeng Liu1, Jianyong Xu1, Shiqiang Zhang1, Feng Li1, Wenzhi He1, Krystyna Labuda2, Yancheng Song3, Anja Peterbauer4, Susanne Wolbank2, Heinz Redl2, Mei Zhong5, Daozhang Cai3, Lingwen Zeng1 and Duanqing Pei1, ,

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