《Nature》：iPSC引发自体免疫排斥反应

细胞海洋

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来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员在5月13日《自然》（Nature）杂志上发表的一篇文章中称他们在小鼠中证实将诱导多能干细胞（iPSCs）分化生成的多种组织移植至动物体内会产生快速的免疫排斥反应，即便iPSCs的起源细胞来自于移植小鼠本身。一直以来，大多数科学家们都认为来自于个人自身组织的重编程细胞能够被安全地移植到同一个体体内并能避免排斥反应。这一研究结果或将对再生医学领域造成巨大的震动。1 g# `7 r+ D: ]

) \1 {( X9 `0 s9 v. \领导这一研究的是加州大学圣地亚哥分校的徐洋（Yang Xu）教授，其1989年毕业于武汉大学，之后赴美求学，获得哈佛大学的博士学位，并在麻省理工学院完成博士后的研究工作，目前任加州大学圣地亚哥分校生物系终身正教授，以及国家自然科学基金海外评委。
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( q4 u4 d6 ?. q' j0 O“这是一个令人惊讶的研究发现，它或将扭转整个再生医学领域的研究工作，”英国牛津大学的免疫学家和干细胞生物学家Paul Fairchild发表评论说。/ c* H% ]8 G9 ]6 x

7 Q) o( u$ u9 ^4 H5 b4 _" r% k在这篇文章中，徐洋的研究团队将小鼠的胚胎干细胞和小鼠iPS细胞移植到了提供起源细胞的小鼠体内。研究人员发现移植的胚胎干细胞在小鼠体内形成了畸胎瘤。然而相比之下，由于受到宿主免疫系统的免疫攻击或免疫排斥，大部分的iPS细胞未能在小鼠体内形成畸胎瘤。! y2 G! s6 c! C5 {' @

) b. {9 }6 a6 `“科学家们原本期望能将来源患者自身的iPS细胞移植到患者体内，这一研究论文的结果表明一切可能并非如此。”耶路撒冷希伯来大学的干细胞生物学家Nissim Benvenisty说。
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$ T6 o# v5 J5 T& w& l研究人员发现相对于胚胎干细胞形成的畸胎瘤，由iPS形成的畸胎瘤中的某些基因呈高水平表达。其中的Zg16及 Hormad1两个基因的异常表达可直接导致遭受特异的免疫攻击。徐洋表示这些基因在正常情况下处于关闭状态直至胚胎开始对自身组织形成免疫耐受为止，如此就能确保它们不会被宿主所识别。而iPS的重编程程序有可能改变了这些基因的正常表达。, i9 V5 r& F5 B, Z4 y) B

% s' B8 T7 a* `* }1 b; H然而徐洋的研究发现对于iPS研究领域的科研人员而言未必是悲惨的消息。
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长久以来，科学家们在开展iPS研究的过程中把iPS衍生获得的终末分化细胞例如神经细胞或心肌细胞移植到小鼠体内，证实它们不会引起免疫排斥（但事实上其中的大部分实验都是在缺乏功能性免疫系统的小鼠上开展的）。并且科学家们在设计治疗方案时大多是提出每次将一种由患者自身皮肤细胞生成的分化细胞移植回患者体内，而非畸胎瘤中混杂的多种分化细胞。
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8 W8 Q+ J$ }. O+ {徐洋及其他的研究人员并不清楚纯化的iPS衍生分化细胞是否会受到免疫排斥，或是这一类问题是否仅特异地存在于未分化细胞中。0 U1 f  }. B4 G% K+ E

! L# ~% d4 M. e8 [“徐洋的研究还并不能完全地反映临床情况，”Fairchild说。& w, S- ^, P& A4 s$ ~
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Fairchild指出在徐洋的研究中采用的iPS细胞来源于胚胎皮肤细胞，而非成人皮肤细胞。或许相对于成体细胞，不成熟的皮肤细胞更有可能启动免疫反应。此外他还补充道目前尚不清楚畸胎瘤中哪种细胞引起了免疫排斥，以及人类细胞是否会以相同的方式产生反应。Fairchild认为徐洋的论文有可能使整个再生医学领域蒙上不必要的阴影。, Y1 ~/ Y9 U. q) G

7 e0 H" L; ~, y斯坦福大学的移植生物学家Joseph Wu也认为这一论文或有可能引发科学界对于iPS细胞源性患者特异性移植产生更多的监管忧虑。
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1 x8 x  m3 Y: D% g1 W; S+ B5 v8 S近期在这一顶级期刊上接二连三地发表了一系列的研究论文指出相对于胚胎干细胞，iPS细胞或许包含着更多的遗传缺陷。美国食品和药物管理局(FDA)在今年三月马里兰州贝塞斯达的会议上聆听了科学家们对于iPS细胞中遗传变异的关注。
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4 a$ C3 t6 ?# l* ]- }6 j& t徐洋认为公司并不会对开发患者特异性iPS治疗产生兴趣，而他们更有可能将焦点关注在可在大多数人中运用的细胞治疗上，因为这种疗法均需要抑制患者的免疫系统即可。
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“这些研究发现的整体意义在于促使人们开展更多的研究工作去检测iPS细胞是否具有免疫豁免特性，”徐洋说。
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徐洋表示在接下来的研究中他的研究团队将进一步检测确定畸胎瘤中的哪一类特异细胞在何种条件下启动了免疫排斥。研究人员利用两种不同的方法来生成iPS细胞，他们证实这两种细胞在启动免疫排斥上只显示了轻微的差异，这或许表明重编程的方法对于避免免疫排斥可起到微调的作用。
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“我们认为iPS技术还需要进一步地改良以尽量减小iPS细胞与胚胎干细胞之间的差异，从而确保iPS细胞能够运用到人类疾病治疗中去，”徐洋说。（生物谷Bioon.com）4 g) Q& Z4 v" y5 `& Q; p8 u
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生物谷推荐原文：$ U+ q1 I# O4 r: E# D: Q

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+ x! Z) F) ^- hImmunogenicity of induced pluripotent stem cells# }* U9 H* l5 x. G7 k* b. k/ c! \
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Tongbiao Zhao; Zhen-Ning Zhang; Zhili Rong; Yang Xu
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Induced pluripotent stem cells (iPSCs), reprogrammed from somatic cells with defined factors, hold great promise for regenerative medicine as the renewable source of autologous cells1, 2, 3, 4, 5. Whereas it has been generally assumed that these autologous cells should be immune-tolerated by the recipient from whom the iPSCs are derived, their immunogenicity has not been vigorously examined. We show here that, whereas embryonic stem cells (ESCs) derived from inbred C57BL/6 (B6) mice can efficiently form teratomas in B6 mice without any evident immune rejection, the allogeneic ESCs from 129/SvJ mice fail to form teratomas in B6 mice due to rapid rejection by recipients. B6 mouse embryonic fibroblasts (MEFs) were reprogrammed into iPSCs by either retroviral approach (ViPSCs) or a novel episomal approach (EiPSCs) that causes no genomic integration. In contrast to B6 ESCs, teratomas formed by B6 ViPSCs were mostly immune-rejected by B6 recipients. In addition, the majority of teratomas formed by B6 EiPSCs were immunogenic in B6 mice with T cell infiltration, and apparent tissue damage and regression were observed in a small fraction of teratomas. Global gene expression analysis of teratomas formed by B6 ESCs and EiPSCs revealed a number of genes frequently overexpressed in teratomas derived from EiPSCs, and several such gene products were shown to contribute directly to the immunogenicity of the B6 EiPSC-derived cells in B6 mice. These findings indicate that, in contrast to derivatives of ESCs, abnormal gene expression in some cells differentiated from iPSCs can induce T-cell-dependent immune response in syngeneic recipients. Therefore, the immunogenicity of therapeutically valuable cells derived from patient-specific iPSCs should be evaluated before any clinic application of these autologous cells into the patients.
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细胞海洋

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" C0 U0 R6 E1 b3 v
# s  }! Z- o5 A. e不要使用迅雷下载 使用浏览器默认下载

sajiemeian

为什么我附件下载了打不开？浪费包包了。。。。

sajiemeian

极度需要恶补英语

sunsong7

iPS仅仅对细胞遗传物质进行重编程是没有前途的。遗传物质只是重编程信息的保管文库，发育过程基因表达的时空顺序不但取决于某些基因开启或闭合，细胞质才是基因信息的加工“工场”。结构决定功能，iPS的细胞质“工场”是为制造某些定型产品设计的，现在强令其转型加工标准的通用部件，出现一些“记忆”、“免疫排斥”、“表观差异”在所难免，可怕的进行iPS移植后这些“工场”转为地下，变成“黑工场”就不是小麻烦了。

tpwang

mcherry.f 发表于 2011-5-15 22:46
" V6 q( G8 ]$ {0 j# XIt seems that there is immunogenecity shifting during the reprogramming of somatic cells.

4 f. R9 k  Z7 u, n) W5 ]+ A) M6 p" j如果这个iPSC的immunogenecity shifting现象确实被证实，带来几个额外的问题。7 k% ~& B0 p- b. X
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首先，这个免疫性改变的机制是什么，是表观遗传还是coding sequences的变异，这两者都已经被证实存在于iPSC。具体哪些基因的异常表达导致和参与了免疫反应，程度，条件等，例如是否与Oct4有关（已有研究表明存在类似的免疫反应）。本研究鉴别出两个基因，已知与T细胞免疫有关。更深一步，还需要找出特定的peptides等。
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其次，这些变异发生在iPSC过程的哪个阶段，比如是发生在表观遗传解除的过程，还是完全多潜能状态的形成过程。如果是后者，那么诸如半路转化（丁盛的途径）是否有可能避免这个多潜能转化带来的免疫性改变。如果是前者，那么直接转分化可能就更具有吸引力了。3 t3 ^$ y+ _3 M: c. j- D
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再次，这些表观遗传改变或其他因素导致的免疫性改变是否可控或可逆，即控制那些导致免疫反应的基因表达会不会影响iPSC的诱导等。再后，iPSC分化为靶细胞的过程是否会消除这些免疫反应因素，从可塑性的逻辑角度来说，倒回到多潜能状态带来不少潜在的变异，而再次分化为靶细胞有可能去除这些变异，这在其他一些方面得到了证实。亚内斯持这个观点。
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. w- i+ V! v5 u) ]3 |$ o更实用一些，这些免疫反应即使存在，是否会严重影响iPSC及其终端产品的应用。其一，临床上不大可能直接移植iPSC用于治疗，所以，iPSC直接移植形成畸胎瘤然后观察免疫排斥反应的平台，对终端分化细胞移植的临床前景到底具有什么实际意义，不好说。即使终极分化细胞也保有一定的免疫性状变异，这些变异引起的反应能否用有效的方法合理控制，如现在所用的控制免疫排斥反应手段一样。
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在这之前，这个结果还需要很多验证，首先可以检验一下各种诱导手段在免疫源变异方面的情况，确认这是一个一般的规律还是某些方法和条件的特例。

jhu132llh

哎" D/ a5 v5 B. u  ^1 u2 M! ~
IPS还是伤不起呀
5 }3 s+ b. T5 i/ I# t7 u

hygene

“I think it goes to the heart of the issue of how ignorant we really are in understanding these cells”，在大自然面前，人类总是显得非常幼稚，未知的领域随着人类认识的提高将会越来越多。

mcherry.f

It seems that there is immunogenecity shifting during the reprogramming of somatic cells.

tpwang

回复 tpwang 的帖子- V  A+ w2 u! q" K6 K! |" d

$ V! o/ q' d- g# [# gImmunogenicity of induced pluripotent stem cells
" U6 K/ p$ B0 |3 WTongbiao Zhao,1 Zhen-Ning Zhang,1 Zhili Rong1 & Yang Xu1 2 I5 @/ x2 j  z

7 o5 {& r, O+ ?. f7 p, eInduced pluripotent stem cells (iPSCs), reprogrammed from somatic cells with defined factors, hold great promise for regenerative medicine as the renewable source of autologous cells1, 2, 3, 4, 5. Whereas it has been generally assumed that these autologous cells should be immune-tolerated by the recipient from whom the iPSCs are derived, their immunogenicity has not been vigorously examined. We show here that, whereas embryonic stem cells (ESCs) derived from inbred C57BL/6 (B6) mice can efficiently form teratomas in B6 mice without any evident immune rejection, the allogeneic ESCs from 129/SvJ mice fail to form teratomas in B6 mice due to rapid rejection by recipients. B6 mouse embryonic fibroblasts (MEFs) were reprogrammed into iPSCs by either retroviral approach (ViPSCs) or a novel episomal approach (EiPSCs) that causes no genomic integration. In contrast to B6 ESCs, teratomas formed by B6 ViPSCs were mostly immune-rejected by B6 recipients. In addition, the majority of teratomas formed by B6 EiPSCs were immunogenic in B6 mice with T cell infiltration, and apparent tissue damage and regression were observed in a small fraction of teratomas. Global gene expression analysis of teratomas formed by B6 ESCs and EiPSCs revealed a number of genes frequently overexpressed in teratomas derived from EiPSCs, and several such gene products were shown to contribute directly to the immunogenicity of the B6 EiPSC-derived cells in B6 mice. These findings indicate that, in contrast to derivatives of ESCs, abnormal gene expression in some cells differentiated from iPSCs can induce T-cell-dependent immune response in syngeneic recipients. Therefore, the immunogenicity of therapeutically valuable cells derived from patient-specific iPSCs should be evaluated before any clinic application of these autologous cells into the patients.2 J: W% }& y6 H7 J% o7 g8 @& v
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胚胎成纤维细胞，逆转录病毒和episomal诱导iPSCs，形成的畸胎瘤受到免疫排斥，包括T细胞浸润，组织损伤和畸胎瘤衰退。一些基因在畸胎瘤中过表达，并直接参与上述免疫反应。这些结果表明iPSC分化细胞中的一些异常基因表达可以诱发T细胞相关免疫反应。提示即使自体来源的iPSCs临床应用也需要进行免疫反应检验。. }5 c+ p* c& y. Z% @" x" f7 N

9 j& j# V  [% K7 f5 I一些意见包括：来源细胞不是成熟细胞，不清楚畸胎瘤中哪些细胞导致了免疫排斥反应，实验条件与临床现实相关不大等。有人担心这一结果会对iPSC研究以致整个干细胞研究带来负面影响，尤其是政策与伦理争议的不良影响。
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题外话，Sean Morrison从密执安大学跳槽到德克萨斯西南医学中心，一方面是提供了诱人的条件（大笔癌症研究经费，老婆跟着获利），另一方面是密执安州对待干细胞研究的政治态度一致不够积极。Morrison是干细胞研究的最大鼓吹者之一，密执安州的政治形势一定使得他不满意。而各种干细胞的负面新闻，尤其是iPSC这类号称没有任何伦理问题的新技术也有肿瘤和免疫问题，整体上对这些干细胞文化与政治环境“不友好”的地区更不利。' u6 v4 C% w$ j: |" u7 G+ ~2 e
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这个初步研究的另一个微妙结果是不同方法获得的iPSC似乎免疫反应程度不同。如果这是确实的，那么小分子、RNA以及半路转换（丁盛）方法是否也有这类问题，值得关注。反正是越搞越复杂了，正如 George Daley 说的，“我认为这一结果直指我们对这些细胞的了解是如何的肤浅的核心事实”I think it goes to the heart of the issue of how ignorant we really are in understanding these cells.”7 Y8 Z' `+ y+ g) B/ f' r