上海科学家发表干细胞首发性研究成果

【字体: 时间:2009年06月03日 来源:生物通

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  上海生物化学与细胞生物学研究所干细胞实验室的研究人员在世界上第一次把来自猪的细胞诱导转变成了多能干细胞,这也是首次使用任何有蹄脚的动物(被称为有蹄类动物)的体细胞(不是精细胞或卵细胞的细胞),这一研究成果可能为建立人类遗传病模型、培育供人类器官移植的转基因动物以及开发耐受猪流感等疾病的猪开创一条道路。这一研究公布在新创刊的《Journal of Molecular Cell Biology》杂志上(该杂志是由牛津大学出版社下属的Oxford Journals代表中国科学院和中国细胞生物学学会出版的)。

  

生物通综合:来自Eurekalert!的消息,上海生物化学与细胞生物学研究所干细胞实验室的研究人员在世界上第一次把来自猪的细胞诱导转变成了多能干细胞,这也是首次使用任何有蹄脚的动物(被称为有蹄类动物)的体细胞(不是精细胞或卵细胞的细胞),这一研究成果可能为建立人类遗传病模型、培育供人类器官移植的转基因动物以及开发耐受猪流感等疾病的猪开创一条道路。这一研究公布在新创刊的《Journal of Molecular Cell Biology》杂志上(该杂志是由牛津大学出版社下属的Oxford Journals代表中国科学院和中国细胞生物学学会出版的)。

领导这一研究的是上海生化所的肖磊博士,其早年毕业于武汉大学生物系,曾在美国约翰•霍普金斯大学医学院进行人类胚胎干细胞多能性的维持机理及分化方法的相关研究。

肖磊博士表示:“迄今为止,科学家在利用早期胚胎培育有蹄类动物的多能胚胎干细胞方面做了很多努力,但是没有成功。这是世界首次培育出驯化的有蹄类动物的多能干细胞。因此,这项研究是全新的、非常重要,而且对于人类和动物健康有许多应用。”

肖博士和同事通过使用转录因子重编程了来自一头猪的耳朵和骨髓的细胞,从而成功地培育出了诱导多能干细胞。通过一种病毒把这些重编程因子的混合物引入细胞中,这些细胞发生了变化并在实验室中发育成了胚胎样干细胞群。进一步的测试证明了它们确实有能力分化成组成了胚胎的三层(内胚层、中胚层和外胚层)的细胞类型——这是所有胚胎干细胞都具有的能力。从成功培育出诱导多能干细胞(iPS细胞)获得的信息意味着科学家继续培育来自猪或其他有蹄类动物胚胎的胚胎干细胞(ES细胞)将变得远远更加容易。

肖博士说:“猪的多能干细胞有许多用途,诸如准确改造用于器官移植治疗的转基因动物。猪在形态和功能方面与人类相当类似,而且器官尺寸与人类器官在很大程度上类似。我们可以使用胚胎干细胞或诱导干细胞修改猪的与免疫有关的基因,从而让猪的器官与人类免疫系统兼容。然后我们可以使用这些猪作为器官供体为患者提供器官,而不会引发来自患者自身免疫系统的有害反应。”

“猪多能干细胞系还可以用于建立人类遗传病的模型。许多人类疾病,诸如糖尿病,是由基因表达障碍造成的。我们可以修改干细胞中的猪的基因,并培育出携带同样基因障碍的猪,从而让它们具有和人类患者类似的症状。然后就有可能使用这种猪模型开发治疗这种疾病的疗法。

“例如,为了应对猪流感,我们可以培育出一种准确的转基因猪,从而改善它对这种疾病的耐性。我们首先可以找到一种具有抗猪流感活动或者抑制猪流感病毒增殖的基因;然后,我们可以把这种基因通过多能干细胞引入到猪的体内——这个过程被称为基因‘敲入’,从而实现这一目标。另外,由于猪流感病毒需要与猪细胞膜上的一个受体结合才能进入细胞并进行增殖,我们可以通过对猪诱导多能干细胞进行基因打靶从而敲出这一受体。如果这个受体消失了,这种病毒也就不会感染猪了。”

除了对于猪和人类的医学应用,肖博士说他的发现可以用于改善畜牧业,不仅仅通过让猪更健康,而且还通过修改与生长有关的基因以改变和改善猪生长的方式从而改善畜牧业。

然而,肖博士警告说,他的研究的一些潜在的医学应用可能还需要数年时间才能投入临床使用。

他的研究的下一阶段是使用猪iPS细胞产生转基因猪,从而为患者提供器官,改善猪的品种或用于疾病耐受能力。这些经过修改的动物可以是“敲入”的猪,即使用iPS细胞或ES细胞把一段额外的遗传物质(诸如一段人类DNA)转移给猪的基因组,或者是“敲出”的猪,即用这种技术阻止一个特定基因发挥作用。

该杂志的主编李党生教授评论该研究时说;“这项研究非常令人激动,因为它代表了培育有蹄类物种的多能干细胞的首次严格证明,这将为培育出精确的转基因动物用于研究、治疗和农业用途提供有趣的机会。”

原文摘要:

Generation of pig induced pluripotent stem cells with a drug-inducible system. Journal of Molecular Cell Biology. doi:10.1093/jmcb/jmp003

附:

肖磊

研究工作 研究方向:
1.人类胚胎干细胞多能性维持的机理;

2.人类胚胎干细胞的定向分化;

3.人类胚胎干细胞的移植;

4.人类胚胎干细胞的建系和体细胞克隆;

5.应用小鼠转基因和基因剔除系统研究干细胞生物学。


个人简介
学历
1991.9 - 1995.7 武汉大学生物系,学士
1997.9 - 2000.6 中国科学院上海细胞所,研究生
2000.9 - 2003.7 德国慕尼黑大学生物系,博士

研究工作经历
1997.9 - 2000.6 中国科学院上海细胞所马普客座实验室,研究生。 完成NDST-1基因 konck-out 工作。
2000.9 - 2003.7 德国慕尼黑大学生物系,博士。 用转基因的方法研究MyoD 基因的在胚胎发育过程中的表达调控及中胚层发育。
2003.10 - 2005.9 美国约翰•霍普金斯大学医学院,博士后。研究人类胚胎干细胞多能性的维持机理及分化方法。


近期论文 1. Fan G*, Xiao L*, Cheng L, Wang X, Sun B, Hu G.
Targeted disruption of NDST-1 gene leads to pulmonary hypoplasia and neonatal respiratory distress in mice. FEBS Lett. 2000;467(1):7-11.
* Joint first author.

2. Yang, J., Mei, W., Otto, A., Xiao, L., Tao, Q., Geng, X., Rupp, R.A., et al.
Repression through a distal TCF-3 binding site restricts Xenopus myf-5
expression in gastrula mesoderm. Mech Dev. 2002;115(1-2):79-89.

3. Geng X*, Xiao L*, Lin GF, Hu, R., Wang, J. H., Rupp, R. A. et al. Lef/Tcfdependent
Wnt/beta-catenin signaling during Xenopus axis specification. FEBS Lett. 2003;547(1-3):1-6.
* Joint first author.

4. Geng X, Xiao L, Tao Q, Hu R, Rupp RA, et al.. The Xenopus noggin promoter
drives roof-plate specific transcription. Neuroreport. 2003;14(17):2163-2166.

5. Xiao L, Yuan X, Sharkis SJ. Activin A maintains self-renewal and regulates FGF, Wnt and BMP pathways in human embryonic stem cells. Stem Cells. 2006 Feb 2;

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