终于有人做到了这一点——改变物理因素照样可以诱导干细胞产生（ZT）

marrowstem

        2006 年，日本的研究人员报道了一种具有革命性生物学技术，那就是著名的诱导多能干细胞 (iPS)技术，发明人山中申弥正因为iPS技术，于2012年和John B. Gurdon共同获得诺贝尔生理学和医学奖。不过现在有另一个日本小组，向山中申弥的建立的技术发起挑战，因为他们诱导干细胞不仅采用了更简单的，如酸性应激等技术，而且可以使诱导过程更快，效率更高。他们的文章发表在《自然》杂志上。
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A mouse embryo injected with cells made pluripotent through stress, tagged with a fluorescent protein.7 |" S3 B( u8 ~: y& t" M0 T
- C9 k- m& e& z7 W0 P0 d7 t

' f; H# t6 f& z' L1.Obokata, H. et al. Nature505, 641–647 (2014).
5 a0 C4 B, P& p! g1 W9 K' Z; Y4 g0 m* R5 w
2.Obokata, H. et al. Nature505, 676–680 (2014).
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6 _! W4 _1 }. z/ w0 `       “这是令人惊叹。”论文的共同作者，日本神户的发育生物学干细胞学者Yoshiki Sasai认为，他们不会想到应激可以产生如此巨大的效果。文章的第一作者Obokata是个年轻的干细胞生物学家，开始所有人都认为结果不可靠。他经过5年劝说Sasai接受他的结果。
7 B0 t0 N' O! i4 k        Obokata说到这个研究思路的来源，当她观察经过毛细管的细胞时，发现细胞体积因为挤压变小，看上去类似干细胞。她灵光一现“这种刺激是否可以诱导干细胞的产生？”于是她决定尝试各种应激是否可以诱导干细胞，她先后尝试用加热、限制能量供应、高钙离子浓度等应激因素。最后她发现了三种可以诱导干细胞的应激因素，一种可以破坏细胞膜的细菌毒素、酸性环境和物理压缩，而且每种处理都可以独立诱导干细胞产生。2 n. A& v# q, w
      为了证明这些细胞真正具有干细胞特征，他们将萤光蛋白标记的诱导细胞注射到小鼠胚胎，如果细胞真的属于多能干细胞，这些细胞将会在所有的组织细胞内出现，这个研究在著名动物克隆专家Teruhiko Wakayama帮助下完成，开始Wakayama估计这不可能成功，单纯应激怎么能诱导出干细胞？不过最后的结果令人吃惊。动物全身出现强烈的萤光标记。不过，由于这个想法实在太超前，本来Obokata觉得有了萤光动物证据已经足够强大，但她的论文还是被多次拒稿（最后怎么到了《自然》？）。为了说服质疑者，Obokata 不得不额外证明细胞确实来自成熟细胞，而不是本来混了多能干细胞。所以她选择了T 淋巴细胞，因为这种细胞可以非常清楚地判断为成熟细胞。她甚至将T 细胞转化成干细胞的过程拍成视频，这真难为她了。她将这种干细胞诱导现象命名为stimulus-triggered acquisition ofpluripotency (STAP)（环境刺激获得性多能性）。
7 V, v: F8 U- J       这一结果可能加剧一个长期的争议。多年来，许多科学家报道在哺乳动物体内发现多潜能细胞，如明尼苏达州立大学细胞生物学家Catherine Verfaillie曾经报道过成年多潜能干细胞。但其他学者不能重复这一结果。Obokata最早开始这个研究是在哈佛大学组织工程学家Charles Vacanti的实验室。当她看到Vacanti实验室从活体分离多潜能干细胞时，她对研究结果有完全不同的解释，这些所谓的成年多潜能细胞只不过是在物理应激诱导产生的新的干细胞，而不是真正来自活体。
3 \5 d. {) b; v, M6 |7 ]0 R" x       最不可思议的结果是这些STAP细胞可以形成胎盘组织，而iPS细胞和胚胎干细胞都不具备这个功能，Wakayama认为这一特征将使克隆变的非常简便。目前常用的克隆技术需要提取未受精的卵子，将供体的核转移到卵子，先体外对胚胎进行培养，然后将胚胎转移到代孕子宫内。如果STAP细胞可以自己产生胎盘组织，那么将可以不经过体外培养而直接转移到代孕子宫内。不过Wakayama对这个可行性仍持谨慎态度。1 Z2 \/ p0 }+ a+ E
       Obokata已经用这个技术诱导了十多种细胞类型，包括脑、皮肤、肺和肝脏细胞，暗示这种技术普遍适用性。她发现，一般经过应激处理后，大约25%的细胞存活，其中有30%的细胞可以转化未多潜能干细胞。这比iPS（需要数周时间）一般1%的转化率要高出许多倍，而且速度非常快。她现在希望用这种技术检验这些干细胞是否能在活体上爆出干细胞活性。/ J! Y+ a9 t* t% k0 d
       iPS创始人，诺贝尔奖获得者山中申弥教授认为，“The findings are important to understand nuclearreprogramming, From a practical point of view toward clinical applications, Isee this as a new approach to generate iPS-like cells.”
$ Y0 ]. D# \/ q& T: B       显然这个研究虽然神勇，但不可能获得诺贝尔奖了。不过这将极大地推动干细胞临床应用的发展。《自然》这一新闻刚刚上线，国际各大媒体如BBC相继跟进，这个研究不仅有应用前景，而且有趣味性和新闻性，这大概会成为是2014年生物科学领域的重大进展之一。7 x5 |  F9 ]  A, E% t' _7 K

- s1 C$ x: ^$ Y% ~$ z  }( K: u! khttp://www.nature.com/news/acid- ... -stem-cells-1.14600; E8 P& a# o  s
! p& N* Y2 A: M7 ]: R, F3 Y, N
《自然》的新闻题目很煽情：Acid bath offers easy path to stem cells4 A+ Y$ @/ O  k0 D3 F' R' z. O5 X

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marrowstem

      小日本在这方面还是牛的，体现了不是一般的开拓精神。2006年京都大学的Yamanaka的iPS cell，然后是2012年东北大学的Mari Dezawa的Muse cell；然后是今日神户的年轻美女科学家Obokata的STAP cell。
8 m9 h+ o$ V: P9 s     不管怎样，赞一个！

marrowstem

去年北大邓宏魁用化学因素（小分子物质）诱导成功干细胞也是闪光点哦。iPS如何产生前面还有很多的work可做。

marrowstem

      当时有好几个人信誓旦旦的和我打赌：我说可以单纯的改变物理或化学因素就可以成功诱导干细胞出来。这些人如果还在网上混的话，此时应该出来talk about一番啊。$ x, X5 C" q, Y8 l* b  m
  放假不忙了，多说几句啊！

懵懂干细胞

大家好好加油哦！

jessttt

这位美女年轻科学家还真是值得佩服，坚定地相信自己的实验发现，即使editor提出异议，多次拒稿也不断完善和补充，终于俘获了Nature的芳心。看来女性科学家中又多了一位楷模。相信ips领域还有很多很多值得我们去挖掘的。$ c) z! ]! H/ p
这个发现很有意思，也的确有应用价值。难怪有人说日本人跟更偏重应用类的科学研究，而美国更喜欢探索机制等基础研究。不过我觉得这项新技术会再次掀起一番ips热潮，包括它的机制和原理又会有人跟着去深究的。之前我们都以为要加入一些能够影响基因的东东才能turn back the clock.现在居然改变物理因素即可达到ips状态，真是神奇的发现，打破原有的认识常态了。

marrowstem

愿干细胞之春早日在中华大地百花争艳，做出一个21世纪伟大的突破性成就来。

rogers0929

今天看到这个消息，太震撼了，之前dezawa的理论很有可能是一定程度上正确的！当然啦，可重复性仍有待验证。

marrowstem

rogers0929 发表于 2014-1-31 03:06 6 O, r2 @' `2 A" D
今天看到这个消息，太震撼了，之前dezawa的理论很有可能是一定程度上正确的！当然啦，可重复性仍有待验证。

1 R# }" @' c& {  P, P
关注表象背后的真相，其实我2006年起就一直认可这种观点是不会错的。

marrowstem

      今天《自然》杂志给日本和美国学者联合提出的诱导干细胞新技术以特别的待遇，一篇论著一篇letter，第一作者都是日本年轻美丽的女学者晴子Haruko Obokata教授，也算2014年中国年最亮丽的生物学贺礼（也许我们自作多情，这个研究压根和中国学者没有关系）。随后《科学》杂志也发表评论文章，将在明天出版的杂志上正式出版。' }; f2 t7 y& i- _4 `
        科学杂志的评论题目是Acid Treatment Could ProvideBreakthrough Stem Cell Technique，酸性处理提供干细胞技术突破。“科学家发现了一种特别简单的方法，能让成熟的细胞重新返回幼稚状态。这种方法只需要是将小鼠血液细胞洗个酸水浴，这些细胞有的死亡，存活下来的细胞有一部分会成为诱导干细胞，这些细胞可以在体内分化成各种类型的细胞。这一重大发现不仅会引起许多学术界的动荡，而且有可能最终成为人类治疗疾病的革命性技术。”这段文字就是《科学》评论开篇热情洋溢的介绍。
4 G& O# K. L# O       技术描述：和传统的技术不同，最新的技术绕开复杂的现代分子生物学技术，这一日美联合课题组首先从新生小鼠获得血液，只简单地用酸性培养基进行处理，然后将这些细胞重新进行标准培养，1周后，奇迹出现，那些经受酸性考验活下来的许多细胞变成了诱导干细胞。
- a% O. O, P' R% W        就是这样简单，简单到成为傻瓜技术。如果过去的干细胞属于专业版发烧级，现在的诱导干细胞将成为傻瓜版或平民版。这一技术将给许多渴望开展诱导干细胞研究，但又缺乏现代分子生物学技术的许多普通实验室提供了方便。你只要有细胞培养条件，就可以开展诱导干细胞研究。如果你没有看到这一点，那么我真的很无奈。相信有一些快手已经着手申请2014年的各类研究经费，向这个诱人的技术进军了。/ \, x* y4 I* h& s' J% [
       按照《自然》的说法（可能更真实），晴子小妹妹在哈佛的老板实验室工作期间，看到大家都忙着从动物身体内纯化干细胞，当她注意到这些细胞经过狭窄的毛细管后，细胞个头变小，和干细胞更接近。于是她觉得是应激因素导致成熟干细胞转化，而不是真正的体内干细胞。其实对于体内是否真的存在干细胞，有不少人目前并不认可。这个观点真好可以支持这个观点。7 ?) n( @! d8 C" `6 |
      《科学》杂志介绍为什么有这个思路是这样描述的（这个描述更象是论文或学术模式，是为写论文而编辑出来的学术故事）。这些学者所以考虑到这个思路是来自植物领域的灵感（植物的这些事情早就存在，为什么到现在才想到？），当植物遭受到环境应激（植物都称胁迫，实际是一个东东），例如缺水、高热、高盐等，植物的成熟细胞会变成幼稚的细胞，当环境条件改善后，这些幼稚细胞可以变成新的整个植物（这个故事怎么听上去象是某些牙包细菌的伎俩）。2008年，日本的RIKEN中心的晴子教授尝试动物细胞是否也和植物细胞一样，遭受到应激环境后可以变成幼稚细胞。于是她开展了各种应激因素对这种可能效应的尝试，先后用热处理、物理压迫和限制能量等等多种方法。
' m% @, Y% ~  B  c# K6 l      结果发现，有一些应激因素确实可以让这些细胞变成幼稚细胞，其中最有效的方法是酸性稍弱于醋的溶液中处理25分钟，然后返回正常培养条件（这里面有故事需要说，为什么是25分钟？酸性的程度怎么确定的？）。只需要一周后，大约20%的细胞存活下来（80%的细胞死掉了），其中30%的细胞变成诱导多潜能干细胞（这个比例是6%，比经典的1%诱导率高5倍）。这些细胞具备分化为各种细胞类型的能力，如果环境合适，这些细胞可以成长为胚胎（新的克隆技术）。
6 ^2 I- F' ~" f        该课题组将这种现象命名为环境诱导获得性多能性(STAP)。STAP细胞具有许多胚胎干细胞的特征，开始时这些生长和分裂都不理想，只能存活大约2周（胚胎干细胞是这样吗？）。经过技术改进，这些细胞可以永久保存，无限分化。3 l# D& R; O+ ~! w9 ]' N' {
       虽然这些研究大部分都采用新生小鼠的白细胞，但他们也证明这一技术同样适合于脑、皮肤、肌肉等细胞类型。晴子说，使用成年小鼠的细胞也可以产生STAP细胞，但效率会随着动物年龄的增加而降低。0 u# f1 [. x* Q+ }
       许多学者对这种技术十分赞赏，因为这种技术的门槛非常低，谁都可以重复，谁都可以开展干细胞研究。+ n4 M" _) R6 }1 j& a6 c" b
        经典的干细胞技术十分复杂繁琐，早期的胚胎干细胞需要获得早期胚胎细胞。2006年日本著名学者山中教授发明的新技术是诱导干细胞技术给这一领域带来了重大影响。山中教授的研究发现，只需要给成熟的细胞转染4种转录因子，这些细胞就可以重新编程，变成类似胚胎干细胞，这种技术称为诱导干细胞（iPS）技术。如果晴子的STAP新方法能用于人类，这将不仅可以克服胚胎干细胞的伦理学障碍，而且可以克服iPS可能导致的基因缺陷难题。这些优点对再生医学来说尤其重要，再生医学家目前正在努力尝试再造组织以治疗糖尿病、巴金森、老年性痴呆等重要疾病。* j4 i3 @8 J( g. ~; `) K
      诺贝尔医学奖获得者山中教授认为，这就是一种新的iPS样技术。但他提醒说即使STAP技术能用于人类细胞，仍需要和现有技术进行比较（要求不过分）。+ i: {6 F. d, [3 \0 Y
       北京大学生命科学院著名教授邓宏魁认为，如果这种技术可以用于人类，这可解决许多再生医学问题。他提到植物细胞的再编程能力，植物和哺乳动物存在一定的类似性不奇怪，但机体如何调节这种功能是一个重要问题。酸性环境在动物胃中非常普遍，而且远高于STAP所需要的酸性条件。那么为什么胃细胞不会发生这种重编程变化？晴子教授猜测，我们的组织应该具备一种可以抑制这种过程的机制，但确定这种机制需要更多研究。
$ P, ^" D# c# {4 O       研究发现有些动物具有强大的再生能力，例如两栖类的蝾螈和火蜥蜴，当可以从损伤部位再生肢体、眼睛等器官。澳大利亚新南威尔士大学的干细胞学家Kuldip Sidhu说，有一天人类将来或许能理解人类细胞去分化的原理，并可阻断或启动这个过程，并可以解决人类器官再生的技术问题。
* U9 p+ @1 S. `' w* {. U$ T       博主看法：这一技术无疑将会引起生物学领域的极大关注，不仅再生医学和干细胞领域，将有许多人沿着这个思路寻找更好的更奇妙的诱导方法，过去我们曾经设想高压氧或许可以诱导神经干细胞再生，但是就觉得这个思路太离谱，后来就放弃了。其他如环境适应、应激生物学也会对这个现象有兴趣。细胞重新编程只是一个生物学现象，对理解机体适应机制将提供一种研究模式。重新编程和肿瘤干细胞也可能存在一定关联，因此会有一些肿瘤学研究者跟进这个研究。其实生物体本身就具有必然的再生能力，生育就是典型的再生现象，而这种再生能力简直就是自然过程。也就是说，再生是生物的必然，通过复杂的操作只是因为我们不了解再生的细节，也许所谓的应激处理也是多余，更简单的再生诱导就是生理环境的特殊组合。
( ]0 H/ e! I* M5 z（内容转载自科学网孙学军《最新诱导干细胞研究给我们的启示》）