山中伸彌PNAS發(fā)表細(xì)胞重編程新成果(山中伸彌的成果)

山中伸彌PNAS發(fā)表細(xì)胞重編程新成果

2016年10月15日訊 干細(xì)胞能夠分化成為機(jī)體內(nèi)任何類型的細(xì)胞，既是研究人體早期發(fā)育的理想工具，也是細(xì)胞治療的寶貴資源。小鼠胚胎干細(xì)胞可分為原始態(tài) （Na?ve）和始發(fā)態(tài)（primed）兩種狀態(tài)，始發(fā)態(tài)多能性是原始態(tài)多能性之后的發(fā)育階段，已經(jīng)為分化做好了準(zhǔn)備。

Gladstone心血管疾病研究所的科學(xué)家們用白血病抑制因子（LIF）、骨形成蛋白4（BMP4）、溶血磷脂酸（LPA）和抗壞血酸（AA）由小將小鼠始發(fā)態(tài)多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為原始態(tài)多能干細(xì)胞。這項(xiàng)研究發(fā)表在十月十四日的美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上，文章通訊作者是著名學(xué)者山中伸彌和Kiichiro Tomoda。山中伸彌是iPS細(xì)胞重編程技術(shù)的創(chuàng)始人，他因這一技術(shù)贏得了2012年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

原始態(tài)和始發(fā)態(tài)多能干細(xì)胞是再生醫(yī)學(xué)的潛在細(xì)胞資源。雖然這兩類細(xì)胞都能生成三種胚層，但它們的細(xì)胞形態(tài)、基因表達(dá)程序和表觀遺傳學(xué)修飾并不相同。研究人員發(fā)現(xiàn)，LPA脂質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)和生產(chǎn)LPA的酶（autotaxin）是將始發(fā)態(tài)多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為原始態(tài)多能干細(xì)胞的關(guān)鍵。這項(xiàng)研究可以幫助人們通過細(xì)胞外刺激和基因調(diào)控精確控制多能干細(xì)胞，用于再生醫(yī)學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的研究。

基因表達(dá)變異是小鼠胚胎干細(xì)胞的一個(gè)重要特征，但人們還不清楚這背后的具體原因。浙江大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究人員對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞mRNA-seq分析。他們發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞表現(xiàn)出的異質(zhì)性是血清培養(yǎng)造成的。這項(xiàng)研究發(fā)表在一月二十一日的Cell Reports雜志上。

細(xì)胞維持生命的化學(xué)活動(dòng)會(huì)生成許多簡單的化合物，它們被稱為代謝物?？茖W(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)，生命初始階段的代謝物改變能調(diào)控胚胎干細(xì)胞的發(fā)育。這項(xiàng)研究于去年十一月發(fā)表在Nature Cell Biology雜志上。

EMBL-EBI和劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)嚙齒類和靈長類動(dòng)物進(jìn)行研究，闡明了哺乳動(dòng)物胚胎中多能性的建立和發(fā)展。這項(xiàng)研究發(fā)表在Developmental Cell雜志上，不僅有助于理解人類的胚胎發(fā)育，也為重編程和IVF研究帶來了重要啟示。

山中伸彌的成果

山中伸彌是誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞（iPScell）創(chuàng)始人之一。2007年，他所在的研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)小鼠的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)人體表皮細(xì)胞使之具有胚胎干細(xì)胞活動(dòng)特征的方法。此方法誘導(dǎo)出的干細(xì)胞可轉(zhuǎn)變?yōu)樾呐K和神經(jīng)細(xì)胞，為研究治療多種心血管絕癥提供了巨大助力。這一研究成果在全世界被廣泛應(yīng)用，因?yàn)槠涿獬耸褂萌梭w胚胎提取干細(xì)胞的倫理道德制約。
2006年山中伸彌等科學(xué)家把4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)入小鼠的成纖維細(xì)胞，使其變成多功能干細(xì)胞。這意味著未成熟的細(xì)胞能夠發(fā)展成所有類型的細(xì)胞。
山中伸彌從其他科學(xué)家已經(jīng)公布的研究結(jié)果中挑選出24種最有希望的轉(zhuǎn)錄因子。在試驗(yàn)室中他發(fā)現(xiàn)這24種轉(zhuǎn)錄因子中的確有4種轉(zhuǎn)錄因子可以將人體細(xì)胞重組成干細(xì)胞。他把4種基因注入皮膚細(xì)胞，從而得到“雞尾酒”iPS細(xì)胞。
事實(shí)證明這4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子中，其中一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子確實(shí)是“一次天大的冒險(xiǎn)”，因?yàn)檫@一個(gè)是與癌癥相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子。數(shù)月后他又發(fā)現(xiàn)即使不使用這個(gè)致癌基因，他仍然能夠重組細(xì)胞，這樣癌變的幾率會(huì)大大降低。但新創(chuàng)造的干細(xì)胞仍然會(huì)發(fā)生癌變，在他的實(shí)驗(yàn)中，121只老鼠中，有20%產(chǎn)生了腫瘤。這說明使用逆轉(zhuǎn)錄病毒，可能使基因產(chǎn)生變異，引發(fā)腫瘤等副作用。他表示下一步的研究目標(biāo)是在不使用逆轉(zhuǎn)錄酶的情況下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞重組。

聽說干細(xì)胞可以抗衰老，讓人體器官老的更慢些，它有哪些優(yōu)勢？

　　人體的衰老、皺紋的出現(xiàn)，本質(zhì)上是細(xì)胞的衰老和減少，而細(xì)胞的衰老和減少則由干細(xì)胞老化。干細(xì)胞族群的老化會(huì)減弱干細(xì)胞增殖與分化能力，新生細(xì)胞得不到補(bǔ)充，衰老細(xì)胞無法被替代，最終導(dǎo)致個(gè)體各系統(tǒng)功能下降，使人一天天老去。干細(xì)胞抗衰老的研究，吸引著全球頂尖醫(yī)學(xué)者的目光。
　　干細(xì)胞抗衰老，實(shí)現(xiàn)返老還童
　　2012年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、日本科學(xué)家山中伸彌在2006年發(fā)現(xiàn)有4個(gè)基因能夠?qū)?xì)胞進(jìn)行重新編程，使細(xì)胞恢復(fù)到年輕甚至是胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)。山中伸彌他們在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了運(yùn)用該技術(shù)可以讓培養(yǎng)皿中的人體皮膚細(xì)胞活力提高；他們還對(duì)一只患有早衰疾病的白鼠做了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明白鼠早衰特征消除，壽命也得到延長。
　　無獨(dú)有偶，位于美國加州的索爾克研究所的科學(xué)家們同樣通過“細(xì)胞重編程”，使培養(yǎng)皿里的人類皮膚細(xì)胞由表及里都更加年輕。他們以患有早衰疾病的小白鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行研究，成功消除衰老特征的同時(shí)延長了小白鼠30%的壽命。
　　干細(xì)胞療法及其優(yōu)勢
　　干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制與分化能力的多潛能細(xì)胞，一定條件下可分化為功能細(xì)胞。研究人員通過對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行體外分離、培養(yǎng)、定向誘導(dǎo)分化等手段，可以培養(yǎng)出一種新的、健康的、更年輕的細(xì)胞、組織乃至器官，以替換患病或不正常的細(xì)胞，達(dá)到治愈目的。干細(xì)胞療法作為一種新型治療手段，被廣泛應(yīng)用于人類難治性疾病和慢性疾病的治療中。
　　干細(xì)胞療法優(yōu)勢
　　可大量增殖：強(qiáng)大的增殖能力和多向分化潛能，能夠增殖分化并產(chǎn)生大量后代；
　　來源方便：易于分離、培養(yǎng)、擴(kuò)增和純化，多次傳代擴(kuò)增后仍具有干細(xì)胞特性；
　　低免疫原性：因細(xì)胞處于原始狀態(tài)，不易被識(shí)別，所以不存在免疫排斥的特性，沒有血型匹配問題；
　　細(xì)胞修復(fù)：具有靶向性，損傷性信號(hào)能刺激干細(xì)胞向受損器官、組織的遷移分化，靶向到受損病灶，完成受損細(xì)胞的修復(fù)。

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