Cell Stem Cell八大热点文章（8月）

这项研究尝试通过小分子化合物的组合将人的成纤维细胞直接转分化为神经细胞。他们的成果表明一些小分子化合物可以诱导正常人和阿尔兹海默症病人成纤维细胞直接向神经细胞转化。

　　

生物通报道：《Cell Stem Cell》杂志是2007年Cell出版社新增两名新成员之一（另外一个杂志是Cell Host & Microbe），这一杂志内容涵盖了从最基本的细胞和发育机制到医疗软件临床应用等整个干细胞生物学研究内容。这一杂志特别关注胚胎干细胞、组织特异性和癌症干细胞的最新成果。《Cell Stem Cell》自创刊以来就倍受关注，影响因子迅速提升，从0一冲至16.826，又达到了25.315。其中最受关注的文章包括：

Direct Conversion of Normal and Alzheimer’s Disease Human Fibroblasts into Neuronal Cells by Small Molecules

这篇为中国学者的成果：报道了该组应用小分子化合物组合诱导人成纤维细胞转化为神经细胞的最新成果，这种化合物诱导的人神经细胞（hciNs）具有与对照神经元相似的电生理特性，具有神经元基因表达谱特征，他们还利用小分子化合物将家族性阿尔兹海默症病人的成纤维细胞诱导成神经细胞（hciNs），这些转化获得的神经细胞表现出阿尔兹海默症的部分病理特征。

在裴钢院士、赵简研究员以及禹永春教授的指导下，胡文祥博士、博士研究生裘斌龙和关武强等人尝试通过小分子化合物的组合将人的成纤维细胞直接转分化为神经细胞。他们的成果表明一些小分子化合物可以诱导正常人和阿尔兹海默症病人成纤维细胞直接向神经细胞转化。化合物组合中包括HDAC抑制剂VPA，GSK3抑制剂CHIR99021，TGFβ抑制剂Repsox，cAMP激活剂Forskolin，JNK抑制剂SP600125，PKC抑制剂GO6983和ROCK抑制剂Y-27632。由成纤维细胞经化合物诱导转分化获得的神经元表现出典型神经元形态并且表达包括NeuN和成熟蛋白标记物突触素（Syn）等一系列神经元标记物。诱导产生的hciN细胞成熟后表现自发钙瞬变特征且能够产生重复动作电位、快速钠内向电流和自发性突触后电流等，表明hciN细胞可以形成功能性突触。有趣的是，研究者发现神经祖细胞基因Sox2，PAX6，Foxg1或Nestin在诱导过程中未见表达，表明这一化合物诱导方法使人成纤维细胞快速退出细胞周期，直接转分化生成hciN细胞。

进一步地，该化合物也可以用于神经性疾病模型的构建。该研究组成功地应用化合物组合将携带突变的家族性阿尔茨海默症（FAD）病人的成纤维细胞诱导成神经细胞。这些病人来源的hciNs表现出相应淀粉样蛋白分泌异常等相关病理特征。表明该化合物诱导策略是生成患者特异性神经元细胞的可行性方法，为神经系统疾病模型的构建，相关机制研究和药物筛选提供一个有用并可行的方法。

Small-Molecule-Driven Direct Reprogramming of Mouse Fibroblasts into Functional Neurons

同样也是中国学者的成果，也与上篇为同系列文章：由北京大学干细胞研究中心邓宏魁教授与北京大学的柴真教授和赵扬博士合作发现了一些可以生成化学诱导小鼠神经元的小分子。多年来研究人员一直在接近成功，但完成转化总是需要一个转录因子。通过许多次的化学筛查他们确定了一个关键成分：I-BET151，其发挥作用抑制了皮肤细胞中的转录。随后研究人员发现了转化后让神经元发育成熟的正确步骤和条件。

Single-Step Generation of Conditional Knockout Mouse Embryonic Stem Cells

这项研究介绍了一种新的报告系统，可让我们一步实现高效的CKO mESCs体外生成，也能进行双等位基因的内源基因标记。

在这项研究中，研究人员开发了体外产生无标记cKO mESCs和内源基因标记的试剂和流程。这种方法是基于重组报告质粒，它们赋予了EGFP荧光性或嘌呤霉素对工程核酸酶诱导的DSB修复的抗性。不同于先 前公布的报告系统——依赖于容易出错的DSB NHEJ修复，这种新的报告系统，仅在HR修复后变得功能性，从而同时报告工程核酸酶的活性和HR通路的活性。

这种新方法首次使我们能够在一次转染步骤中，直接在mESCs的外显子双等位基因两侧各放一个LoxP位点。利用这种已确立的父母RosaC (Rosa26CreERT2/-)细胞系，任何配备基本细胞培养和分子生物学设备的实验室，可在不到3周的时间内，获得CKO mESCs。

Direct Lineage Reprogramming: Strategies, Mechanisms, and Applications

这篇文章为邓宏魁教授的综述：文章盘点了研究者们新发现的谱系重编程因子和重编程机制，介绍了生成功能性成熟细胞的 新策略以及分析谱系重编程细胞的新方法。除此之外，作者们还探讨了谱系重编程应用方面取得 的新进展，以及这一策略未来所面临的主要挑战。

Perivascular Gli1+ Progenitors Are Key Contributors to Injury-Induced Organ Fibrosis

来自布莱根妇女医院的研究人员通过研究，揭示了和糖尿病、肺病、高血压等一系列疾病相关的器官损伤引发的组织结瘢的细胞起源，瘢痕组织的形成就会发展成为纤维化，纤维化会有许多后果，包括炎症、运送至器官的血液和氧气水平下降；从长远来看，瘢痕组织会导致器官衰竭最后引发死亡，据估计在发达国家纤维化在引发死亡的病例中占到了45%。

TPO-Induced Metabolic Reprogramming Drives Liver Metastasis of Colorectal Cancer CD110+ Tumor-Initiating Cells

这项研究由国内学者完成，他们发现驱动大肠癌肝转移的迁移TICs表达TPO反应性同型二聚受体CD110。TPO/CD110信号轴下游的正负信号维持平衡是实现造血干细胞的自我更新的必要条件。考虑到TICs和干细胞具有许多共同的特征，且肝脏是生成TPO的主要器官，他们推测TPO是大肠癌肝转移一个至关重要的微环境组件。

“确定分子遗传学标记物是筛选肿瘤干细胞的主要手段。目前已鉴定出部分肿瘤干细胞的特征性分选标志包括CD133，CD44， CD166，Lgr5，EpCAM和ALDH1等，不同标记物亚群间存在着重叠，提示肿瘤干细胞的表型异质性。我们不由猜测，肿瘤干细胞是否还具有显著的功能异质性？嗜器官性转移是肿瘤最为突出的恶性表型之一，”文章通讯作者李清泉博士说。

具体见：专访李清泉：熟练常规实验+科研想象=突破口

Engineering Human Stem Cell Lines with Inducible Gene Knockout using CRISPR/Cas9

来自威斯康星大学的研究人员报告称，他们开发出了一种新策略来快速构建诱导性基因敲除（iKO）人类多能干细胞（hPSC）系。

威斯康星大学的张素春（Su-Chun Zhang）教授及助理研究员Yuejun Chen是这篇论文的共同通讯作者。张素春教授是著名的WiCell研究所创始人之一。他的实验室主要研究胚胎干细胞（尤其是人胚胎干细胞）的神经分化，是该领域做的最好的实验室。他的贡献包括曾在国际上首次将人胚胎干细胞分化成神经前体细胞，将胚胎干细胞分化成各种类型神经元及胶质细胞，研究关键基因（如Pax6等）在神经系统发育中的作用等。

张素春教授和他的研究小组探讨了联合CRISPR/Cas9介导的基因组编辑和Flp/FRT及Cre/LoxP系统来构建iKO hPSC细胞系。他们发现“双sgRNA寻靶”是实现FRT精确双等位基因敲入的必要条件。他们进一步开发了一种策略，可在插入一种活性可控的表达重组酶的基因盒（cassette）的同时除去耐药基因，由此加快了生成iKO hPSC细胞系的速度。研究人员利用这种两步策略构建出了SOX2、PAX6、OTX2和AGO2诱导性基因敲除的hESC和iPSC细胞系。

张素春教授Cell stem cell：用CRISPR构建诱导性基因敲除人类干细胞系

Efficient detection and purification of cell populations using synthetic microRNA switches

Hirohide Saito教授一直在为iPS研究开发实用工具。最近他开发了通过miRNA检测和分选活细胞的新技术。与细胞表面受体相比miRNA是更好的标志，可以显著提高纯化水平。他开发的miRNA开关是一个人工合成的mRNA序列，包括一个miRNA识别序列和一个编码特定基因的开放阅读框ORF，比如说编码一个发出荧光或者促进细胞死亡的调控蛋白。如果miRNA识别序列与细胞中的miRNA结合，调控蛋白的表达就会受到抑制，从而与其他细胞区分开。

（生物通：万纹）