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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 _0 w, W7 R6 M* W2 f- \+ g& j$ l
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里程碑一 2007年山中伸弥&汤姆森创建iPS
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2007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!# q! `, Z) s5 b4 [* j/ S
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1 v' E" z+ P' [6 T2 |# T3 Z$ m里程碑二 清除致癌性
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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。
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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。: d& U3 U# T; w; X% _2 A3 @' N" U
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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。
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9 ~# j; q9 ^+ s! m, b里程碑三 舍弃病毒载体
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, K G$ @+ n7 W9 q2 W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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( X7 ?- v/ v) x* }# W8 _: V/ a2008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。
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! J4 n' G# w6 B2 Z( v, C2009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。
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里程碑四 证实全能性" A* C2 B7 E; @' N( m! r. N
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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。! b' S6 [ w* s2 v0 g+ r9 _) ?
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' \* p, V% ~7 I0 _% z M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。
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0 R D/ U0 I8 _ s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”。" |& q0 u9 c5 P
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& O4 G; {) O: j27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。6 L2 R& q F1 n4 r0 u# q& U
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* d( ^8 m- \# p( k/ m高绍荣组《Cell Stem Cell》证实iPS全能性& |0 E& B" h# {+ G8 d
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9 }- x T7 T5 [, I8 L& M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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