摘要： 近日來自賓夕凡尼亞大學醫學院的科學家們開發了一種創新的體細胞重編程技術。利用這一新技術研究人員繞開了四個轉錄因子，高效誘導生成了iPS細胞。相關研究成果以特寫文章（Featured Article）發布在《細胞》（Cell）雜志旗下子刊《細胞干細胞》（Cell Stem Cell）上。
生物通報道 2006年日本科學家山中申彌首次利用病毒載體將四個轉錄因子（Oct4，Sox2，Klf4和c-myc）的組合轉入分化的體細胞中，使其重編程而得到了類似胚胎干細胞的一種細胞類型——誘導多能干細胞（iPSCs）。這種通過將完全分化的體細胞重編程，不經胚胎階段而直接逆轉至多能干細胞狀態的iPS 細胞被科學家們視為最有希望運用到再生醫學及新藥開發的重要資源，為人類各種遺傳性及功能性疾病的研究和治療帶來了新希望。
盡管近年來iPS技術不斷取得發展，各種改良技術時有出現。然而轉化效率低下一直都是科學家們頭疼的問題。成為了iPS臨床轉化的重要障礙之一。此外，在誘導過程中原癌基因c-Myc的使用增加了iPS細胞的潛在致癌性，也不利于其未來的臨床應用。很多科學家都試圖將這一基因取締掉，以降低致癌性。但遺憾的是致癌性雖降低了，效率卻更低了。
近日來自賓夕凡尼亞大學醫學院的科學家們開發了一種創新的體細胞重編程技術。利用這一新技術研究人員繞開了四個轉錄因子，高效誘導生成了iPS細胞。相關研究成果以特寫文章（Featured Article）發布在《細胞》（Cell）雜志旗下子刊《細胞干細胞》（Cell Stem Cell）上。
“在這一研究中我們完全改變了游戲的規則，”賓夕凡尼亞大學再生醫學研究所主任，醫學、細胞與發育生物學系教授Edward Morrisey博士說：“這是我們首次繞開四個轉錄因子誘導生成了iPS細胞，并將重編程效率提高了100倍。”
“提高體細胞重編程的效率是推動iPS細胞進入臨床應用首要解決的問題，”美國國家心、肺和血液研究所的肺部疾病部（the National Heart, Lung, and Blood Institute's Division of Lung Diseases）的主任James Kiley博士表示：“這項新研究朝這一方向邁出了重要的一步，它也將進一步推動干細胞生物學的研究。”
在采用microRNAs替代四個關鍵的轉錄因子基因之前，研究人員每重組10萬個成體細胞只能獲得不到20個的極少數iPS細胞。在這篇文章中，研究人員利用microRNA介導的新技術誘導10萬個人類成體細胞，生成了大約1萬個誘導多能干細胞。
Morrisey實驗室在集中研究microRNAs在肺發育中的作用的過程中發現了這種microRNA介導新技術。這一實驗室過去一直致力于研究一種名為miR302/367的microRNA簇，它對肺內胚層祖細胞的發育具有重要的作用。曾有研究報道這一microRNA簇高水平表達于胚胎干細胞和iPS細胞中，并且microRNAs能夠改變這些細胞的表型。
研究人員進行了一個簡單的試驗，他們在小鼠成纖細胞中表達microRNAs，結果非常驚訝地觀察到看起來極像iPSCs的細胞群落。“我們非常驚喜在首次實驗就獲得了這樣的結果，”Morrisey說：“同時我們還驚訝地發現這種新方法誘導重編程效率遠遠高于山中申彌博士首創的轉錄因子誘導法。”
鑒于microRNAs常常發揮蛋白表達的阻遏因子作用，這很可能是由于它們抑制了四個轉錄因子及其他維持誘導干細胞狀態的重要因子的抑制因子。然而對于miRNAs誘導生成iPS細胞的機制與轉錄因子有何不同之處還需要進一步的研究。
Morrisey實驗利用microRNA生成的iPS細胞已證實能夠分化出小鼠的大部分組織，包括生殖細胞、卵子和精子。目前這一研究小組正與幾個研究團體展開合作致力誘導這些iPS細胞重分化為心肌細胞、造血細胞和肝細胞。
“我們認為利用這種能以高通量形式從患者樣品中制備出iPS細胞的新技術具有重要的意義，”Morrisey說。 通過合成miRNAs前體，可高水平地將microRNAs介導到細胞中，從而通過非基因方法高效地生成iPS細胞。
“我們期望能夠通過生成合成microRNAs，從而將成體細胞轉化為誘導多能干細胞，并最終分化為其他類型的細胞。例如肝細胞、心肌細胞或神經細胞等，”Morrisey說。
來源：生物通