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在2007年崭露头角的iPS经过短短的2年时间,逐步成为全球科学家们追逐研究的最热门课题,回顾iPS的发展历程,可以说iPS有过3个里程碑式的成果,今天就跟随生物通编辑共同追忆2年来iPS的经典成果。4 Z* k- y) x5 c! |3 r E
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0 G- l4 \6 u2 t" y- `& ^6 z里程碑一 2007年山中伸弥&汤姆森创建iPS" o3 l' P: v# h' x
9 S! f2 j8 K0 y9 o3 g2007年11月22日《Science》汤姆森发表iPS研究文章,11月30日《Cell》山中伸弥发表iPS文章。两篇文章开启了iPS的热点时代!, R+ u Z; M! }+ @4 B' Z" s3 i
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里程碑二 清除致癌性
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; B; z/ C: d1 `安全性是临床应用必须要考虑的问题,iPS诱导技术因携带有致癌基因c-myc而备受关注。而针对这一问题,科学家们想出了各种各样的方案。* G2 L: a9 t" a# n" j/ O
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' ?+ k: C# H& e6 L自麻省理工的Ruth Foreman在2008年8月6号的《Cell Stem Cell》上发表文章,用Wnt取代c-Myc可以致病iPS并且消除致癌障碍,但是Wnt却会降低iPS的转化效率,因此研究者通过改进,将Wnt3a取代c-Myc,确保成功诱导iPS且不降低诱导效率,实验证明还具有提高转化效率的功效。/ C$ Q6 W: t a( ]/ y( L4 [ g
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1 \2 T: B- e, r6 ?9 L* o; E/ D* C来自哈佛大学干细胞研究所的科研人员不甘落后,也找到解决iPS致癌问题的答案。2008年10月12日,哈佛大学的研究者在《Nature Biotechnology》上发布研究成果,他们使用一种化学因子丙戊酸(valproic acid, VPA)取代c-Myc与Klf4转录因子,可诱导人类成纤维细胞基因重排进而转化成iPS细胞。1 B1 L1 y+ M- X
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/ X8 g' @) Z& c1 v里程碑三 舍弃病毒载体% f+ c6 C' l( I% A$ m
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由于病毒载体可能将外源基因整合到宿主基因组上,因此存在有较大的安全隐患,这一问题与致癌性不相上下,科学家们也在不断的修正期望能找到一种无需病毒载体的诱导方式。
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: Z: e& V2 h: t1 F7 T, z2 c2008年11月,山中伸弥在Science发表文章,用包含3个基因(Oct3/4、Sox2、Klf4)的质粒以及单独包含c-Myc基因的质粒反复转染细胞(小鼠胚胎成纤维细胞),结果可产生类胚胎干细胞的细胞系(iPS)。研究者为进一步证实该细胞系是否具有致癌性,将该细胞整合到小鼠胚胎中,构建一个嵌合小鼠,结果并未发现该细胞系具有致癌性。' _: J0 }9 o2 V2 n; y- [& b$ T3 b( z
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7 x/ k2 {4 u% S0 m- E, [; ^2009年3月俞君英Science发表文章,在James Thomson等人的帮助下利用非整合型附着体载体(episomal vectors)方法获得了人类iPS细胞,在去除掉附着体后,这些iPS细胞就成为了没有外来DNA的iPS细胞,从而解决了可能癌变的问题。# V, z' k. F0 a! z6 S: l/ y
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里程碑四 证实全能性8 L2 D4 G; F& h: e/ |! h
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2009年7月23日两个权威期刊《Nature》和《Cell Stem Cell》发表我国科学家在干细胞iPS方面的重要科研成果,首次证实了iPS细胞的全能性。虽然不是同一课题组却在研究性文章中得出相似的成果。
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2 a+ e: s% B/ d/ q! k# e4 C$ j s5 C周琪、曾凡一《Nature》证实iPS全能性
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研究小组自主构建了37株iPS细胞系;然后把其中6株的iPS细胞分别注入1500多枚四倍体囊胚,进而植入一群代孕白鼠的子宫。+ D/ l- d' _2 G' `& p( m: g3 s% t3 B9 F
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4 ?3 k- p6 s1 [$ h; P3 D& g多种分子生物学技术鉴定,这27只黑鼠确实由iPS细胞发育而来。它们由此成为世界上第一批完全由iPS细胞孕育而成的活体小鼠,有力地证明了iPS细胞具有真正的“全能性”。
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27只黑鼠先后与普通白鼠成功配种,陆续生下数百只第二和第三代小鼠。“鼠爸爸”升格为“鼠爷爷”,过起了“儿孙绕膝”的幸福生活,“续写”着中国科学家在干细胞这一国际热点研究领域的重大创新。
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高绍荣组《Cell Stem Cell》证实iPS全能性3 w+ ]7 |/ m: s7 h; e
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高绍荣和他的同事使用了现有方法重编程了小鼠细胞,从而分离出了5个新的iPSC系。然后他们发现,利用其中一个细胞系,他们能够培育出存活到出生的四倍体互补胚胎,而且一个胚胎还存活到了成年。 |
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