Cell：深入认识诱导性多能干细胞产生过程

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在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校伊莱和伊迪特-布罗德再生医学与干细胞研究中心的研究人员证实特定蛋白如何能够改变皮肤细胞的身份或者说细胞特征，和产生诱导性多能干细胞（iPS细胞）。ips细胞能够转化为体内任何一种细胞类型。这项研究可能影响治愈疾病的健康组织形成。相关研究结果发表在2017年1月26日那期Cell期刊上，论文标题为“Cooperative Binding of Transcription Factors Orchestrates Reprogramming”。  n% o( O6 Z  \

1 H3 ?# Z, Z0 q* z+ biPS细胞是在10年前首次被制造出来的：当时科学家证实皮肤细胞或血细胞等组织特异性细胞能够从人体中提取出来，经重编程后返回到一种多能性状态。这些多能性细胞随后能够转化为人体内任何一种细胞类型。鉴于ips细胞是利用病人自己的细胞制造出来的，它们在遗传上与病人完美匹配，因此有巨大潜力用于制造健康的病人特异性的组织和细胞，从而可能能够在不存在免疫排斥的情形下治疗或逆转疾病。
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通过一种涉及加入被称作转录因子的蛋白的过程，组织特异性细胞经重编程返回到一种多能性状态。四种特定的转录因子（Oct4, Sox2, Klf4和cMyc）通常用于这种重编程过程中。这些转录因子导致组织特异性细胞关闭它自己的身份和激活多能性细胞的特征。然而，科学家们并没有详细地了解这四种转录因子如何影响这种过程。特别地，这些转录因子如何抑制组织特异性细胞的身份是不清楚的，这是因为它们通常并不作为抑制剂发挥功能。7 X$ Q. R! M* [& c& d2 V8 ?" M

5 l, q$ e2 l* \% b1 j2 L在这项新的研究中，研究人员将这四种转录因子加入到小鼠皮肤细胞中，绘制这些转录因子与这种细胞DNA的相互作用图谱。他们鉴定出改变细胞身份的DNA位点，从而获得关于这些DNA位点如何对这些细胞产生这种影响提供独特的认识。当他们分析这些数据时，他们取得两项关键的发现：这些转录因子同时地关闭小鼠皮肤细胞的身份和激活多能性；在这四种转录因子中，有三种转录因子需要合作定位和调节这些DNA位点。1 I& }8 M  h3 O
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进一步地，研究人员利用这些数据预测哪些额外的转录因子可能增强这种细胞重编程过程，随后加入第五种转录因子到这些小鼠皮肤细胞中。这种新的转录因子组合更加高效地抑制这些组织特异性细胞的身份，这会加快转变到多能性状态，100倍地增加这种细胞重编程过程的效率。
5 b, i; d; p6 K. n/ o7 F
2 E& P! g7 g* ^: h4 E, y$ \& r" I通过理解皮肤细胞转化为多能性细胞的重编程过程，研究人员能够优化这种过程来增加它的一致性。随着这项研究进一步向前推进，科学家能够开发和测试将一种细胞类型改变为任何一种其他细胞类型的新方法。再者，准确地鉴定转录因子如何改变细胞身份，以及发现增加这种过程效率的方法是有效地利用源自干细胞的组织或细胞治疗很多致命性疾病的努力的两个关键的步骤。