Cell:华人科学家揭示caspase在干细胞重编程作用

【字体: 时间:2010年10月11日 来源:生物通

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  科罗拉多大学癌症中心的李传元(音译,Chuan-Yuan Li)博士及他所领导的科研小组发现caspase基因在分化细胞转化为未分化的诱导多能干细胞过程中发挥重要作用,研究论文发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上。

  

    生物通报道  2006年日本京都大学的山中伸尔博士将4种基因转入小鼠的皮肤纤维细胞,诱导其转化为具有胚胎干细胞样特性的诱导多能干细胞(iPS),为世界上干细胞及再生医学研究开启了新的篇章。

    山中伸尔博士诱导生成的诱导多能干细胞具有分化为各种组织细胞的潜能,可代替胚胎干细胞用于人类疾病研究,避免了伦理学问题。自此之后,全世界的科学家们开始利用诱导多能干细胞进行相关研究工作。然而一直以来研究者们并不清楚这一过程中细胞由分化状态退化到未分化状态的具体机制。

    科罗拉多大学癌症中心的李传元(音译,Chuan-Yuan Li)博士及他所领导的科研小组发现caspase基因在分化细胞转化为未分化的诱导多能干细胞过程中发挥重要作用,研究论文发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上。

    李传元博士早年毕业于中国科技大学,在哈佛大学获得博士学位。现受聘于美国科罗拉多大学,是科罗拉多大学健康科学中心药理学教授以及放射和癌症生物学部门主管,主要从事肿瘤、放射性肿瘤学等方面的研究工作。

    “我们在按山中先生的实验程序进行操作的过程中同时在细胞内导入caspase抑制基因,我们发现当caspase表达关闭时,则无法获得诱导多能干细胞。通过这种方式我们几乎完全阻断了细胞的重编程,”李传元教授说。

    李传元说:“我们的发现具有极其重要的意义。尽管目前可直接诱导iPSCs生成,但效率仍然非常低下。新发现有助于提高诱导多能干细胞转化的效率。”

    李传元的科研小组曾长期从事caspases研究,并证实caspases在损伤修复和再生过程中发挥了重要的作用。当研究人员看到山中伸尔发表的论文之后,他们开始思考caspases是否有可能在诱导多能干细胞增殖过程中发挥潜在作用。

    “我曾考虑是否可用caspases代替4个转录因子诱导细胞重编程生成诱导多能干细胞。如果能够成功的话,那将是多么令人兴奋的事情,”李传元说。

    他的研究小组曾在6个月的时间里尝试利用各种实验手段将大量的caspase基因导入人类皮肤细胞诱导重编程,但一直未获成功。虽然caspase不能够诱导iPS细胞生成,李传元教授始终认为caspase必然参与了其中的某些环节。当研究人员将caspase抑制剂导入到皮肤细胞中,他们发现完全阻断了诱导多能干细胞的生成。

    “就像汽车的离合器一样,caspases基因的开关决定了细胞处于分化或不分化哪种状态。换句话说,在人类发育过程中caspases决定了皮肤细胞能否回复到原始的状态,重新获得多种分化潜能。”李教授说。

    “大约20年前,一位科学家首次克隆了caspase 3基因,并将其命名为Yama。Yama是印度宗教中的一位可剥夺人生命的神。现在我们知道caspases蛋白并不会杀伤细胞,但它们可以改变细胞的命运,是多细胞生物表观遗传学改变的重要调控因子。”

(生物通:何嫱)

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