干细胞研究大师Nature，Cell子刊实现转分化

细胞海洋

生物通报道：来自斯坦福大学的Marius Wernig是干细胞转分化（transdifferentiation）研究领域的大师，他领导的研究组在将体细胞诱导转变成另外一种细胞研究方面获得了许多重要的成果，近期这一研究组又接连在Nature，Cell Stem Cell杂志上发表文章，实现了将皮肤细胞转换成神经元，肝细胞转分化成功能性神经元。% S/ D. {; S3 X/ X# ^+ m  t; O) C

: S% o) S9 G2 }转分化是指一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的技术，如水母横纹肌细胞经转分化可形成神经细胞、平滑肌细胞、上皮细胞，甚至可形成刺细胞。这一技术能绕开了iPS——诱导多能干细胞于2007年首次诞生，这标志着干细胞科学研究进入一个新纪元，干细胞研究将不再自动关联到备受争议的胚细胞上。尽管这项技术从那以后得到改进，但是使用诱导多功能干细胞仍面临着诸多障碍。例如，一个主要弊端就是一些在重编细胞过程中起到重要作用的蛋白质可能造成肿瘤。- b+ w. h/ E' @, m9 H

$ K3 u7 D( V3 {: w# |# [去年Wernig研究组其实就已经在啮齿类动物皮肤细胞中实现了将皮肤细胞转换成神经元这一转换，但是今年他们在Nature上发表的文章则宣告了人类皮肤细胞的成功转换。
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此次研究中，研究人员在原有的三个转录因子基础上，添加了一个螺旋环螺旋转录因子NeuroD1，成功地将人类胚胎及新生儿的皮肤纤维细胞成功地诱导为功能性神经细胞。这些细胞不仅显示典型的神经元形态，表达多种神经元标志蛋白。并且能够产生动作电位。当研究人员将这些神经细胞与原代小鼠皮质神经元进行共培养时，证实它们能够形成神经突触并传到信号。+ [' l' e$ q* C

# u$ P, P- U( A" p8 d不过这项研究也显示了转分化的一些问题，比如这一转换的效率似乎相当低，只有约2%到4%的皮肤细胞成功转换为有功能的神经元，其次就是几乎所有的转换的细胞好像只对活跃于人体的约100个神经传导物质中的一个有反应。
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另外一篇文章中，Wernig研究组完成了将终末分化肝细胞转分化成功能性神经元的转分化。近期的研究显示小鼠和人类的成纤维细胞能转分化成神经细胞，但是成纤维细胞是异质性的间充质祖细胞，可能本身就包含有神经细胞系，或者其它原始细胞。
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在这篇文章中，研究人员完成了将终末分化肝细胞转分化成功能性神经元的转分化，而且更重要的是，他们通过单细胞，和全基因组表达分析，证明了这些细胞不仅诱导产生了神经细胞转录组，而且沉默了原有转录组。
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这些转分化研究的最新进展都有助于未来干细胞的进一步深入分析，以及相关临床医学的应用。0 j3 b# f9 ?7 w4 |, v/ }" G; N! _) F

4 X# A7 F0 V& L2 o（生物通：万纹）7 [& l5 X. @( l) T, h
) u  p8 p- y  k
原文标题：( T3 F* O, ~( \* U/ B/ |
5 {1 g4 ]6 f6 k0 S5 D. r0 I
Induction of human neuronal cells by defined transcription factors
  R6 n' Z* t4 K% d+ y
9 F( E; M% z6 H  H1 d% DDirect Lineage Conversion of Terminally Differentiated Hepatocytes to Functional Neurons
% D5 P/ w& T7 ?! I% a+ j: C* v! Q. a; p/ J

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(http://www.ebiotrade.com/)
& t5 I+ v7 `* ^5 u7 ?

jhu132llh

NB呀
$ k4 j/ N2 O7 |, O0 N求一下原文

michaelgibh

通过单细胞和全基因组表达分析，实现转分化的细胞其转录组发生了新的变化，而且原有的转录组被沉默掉，这个问题怎么解释呢，特异的转录因子诱导特定基因表达的同时，还会抑制其他基因的表达吗。如果这样的话，那转分化可以在任何种类的细胞之间实现。

naturalkillerce

& D# O: o" C0 h0 w( d# E. k
  j9 _& ~& Q2 f: b) X6 {" A2 q回复 细胞海洋 的帖子
. r- G5 O5 L/ x1 V0 T* t$ f, C; c; h* `# f+ h0 p6 `
MicroRNA-mediated  conversion  of  human  fibroblasts  to  neurons , m# ]0 K2 _' a$ O5 j* `- z3 G

' G3 d' ~& f/ `) K/ Z3 a7 o近期神经元的转录因子和进化上保守的信号通路被发现是有助于神经元的形成。然而，研究人员对于小RNA在神经新生中的指导作用还不清楚。美国科学家最近发现miR-9*  和miR-124指导SWI/SNF-like  BAF  染色质重塑复合体组分的变化，该过程对神经元分化和功能很重要。在接近神经元祖细胞有丝分裂结束时，miR-9*  和miR-124对神经元祖细胞BAF  染色质重塑复合体的BAF53a  亚基起抑制作用。在有丝分裂结束后，BAF53a  被BAF53b取代，BAF45a被  BAF45b  和  BAF45c取代，后者合并成为神经元特异的BAF复合体为有丝分裂后的功能所必需。
* e" n  `3 V3 @: l+ a3 f
: M7 ^% j! B( T' G$ z9 E* l由于miR-9*  和miR-124也控制多个调节神经元分化和功能的基因，研究人员认为这些小RNA可能与神经元命运有关。他们通过人成纤维细胞中miR-9/9*  和miR-124的表达诱导其转变成了神经元，该过程受NEUROD2的推动。此外，添加一些神经元转录因子ASCL1  和  MYT1L还可提高转化率和转化生成的神经元的成熟度，但如果表达这些转录因子不表达miR-9/9*-124  的话是没有效果的。该研究显示涉及miR-9/9*-124的遗传线路对神经元命运决定有指导作用。 （来源：生物通）

开心果王

Wernig在转分化领域很牛，昨天还去他们实验室网站转了下，好年轻的老板！这两篇文章在论坛上应该都有，战友可以一搜。小弟现上传一篇他刚刚在NBT上发表的关于转分化的review，感兴趣的朋友可以读一下！

sunshy2772

谢谢分享+ B$ R% @# t- S; A2 Q

naturalkillerce

回复 jhu132llh 的帖子
% K$ K" m. `- o8 s4 A7 o+ |5 Z3 y9 U' q" P6 t/ J5 U, L" T4 v2 o5 Y8 y
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/ k; f) E2 C3 E7 _( E2 b4 wInduction of human neuronal cells by defined transcription factors：
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$ l( z# D5 h* H' ?- }; H2227 d! F$ d3 I6 I9 Z! }9 ~
Direct Lineage Conversion of Terminally Differentiated Hepatocytes to Functional Neurons：
) b. R( a! A/ I2 T) G5 q# U' J- e; g3 P
333  I/ r4 P& {; f' M8 u6 I
MicroRNA-mediated  conversion  of  human  fibroblasts  to  neurons：
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fwyou

回复 michaelgibh 的帖子
: m9 b$ c) x3 [- d- e, I7 t6 h/ t3 H$ n2 b; O+ T+ E+ ^% _& }
michaelgibh 能把你看到的所谓单细胞转录本测序的文献共享一下吗？

刘森泉

为什么很多实验室转分化为造血系这条路走不通？有人可以稍作分析吗？谢谢！

bin

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2 Z: t3 o& @3 j. O6 O- f4 ~3 ~$ {. K- o* K; M$ t
转分化后原来转录组沉默我觉得很正常，如果不沉默的话，那么转分化到底是成功了还是失败了，这样得到的细胞不就是个“四不像”了吗？至于怎么沉默的，我想特定转录因子诱导特定基因表达的同时，要么是特定转录子，要么是基因转录产物，或者是多种原因综合在一起来沉默原来的转录组。从现在的结果来看，任何细胞间的转分化不是不可能的，但是这也不一定了，iPS的生成就有成纤维细胞诱导效率最高，甚至其他细胞不能诱导的情况。总之我担心的是转分化之后的细胞（iX）的生物安全性，这是一个无论如何都不可能绕过去的坎。