入选十大科学突破 更快更安全iPS培养技术

【字体: 时间:2010年12月17日 来源:生物通

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  今年来自哈佛医学院,波士顿儿童医院等处的研究人员创建了一种新的技术途径,通过把普通的人体皮肤细胞经过一系列实验快速地诱导转变成iPS细胞,从而消除因注射病毒和致癌基因造成的风险,而且这一技术的效率大约是其他传统方式的100倍。这一成果具有里程碑式的意义,因此入选了2010年Times杂志年度十大医学突破,以及2010年Science十大科学突破。

  

生物通报道:2007年11月,美日科学家分别宣布发现了将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法,他们将这样得到的干细胞称为诱导多功能干细胞(iPS)。iPS细胞具有和胚胎干细胞类似的功能,却绕开了胚胎干细胞研究面临的伦理和法律等障碍,因此在医疗领域的应用前景非常广阔。

但是iPS细胞的应用由于诱导过程中原癌基因c-Myc的使用增加了iPS细胞的潜在致癌性,不利其未来的临床应用。对于科学家们进行了多项研究,发现除去c-Myc的3因子可以诱导iPS细胞的形成,但这种细胞的多能性是否会有缺陷还有待证明。要想借助干细胞疗法治疗疾病仍然需要更多的努力。

今年来自哈佛医学院,波士顿儿童医院等处的研究人员创建了一种新的技术途径,通过把普通的人体皮肤细胞经过一系列实验快速地诱导转变成iPS细胞,从而消除因注射病毒和致癌基因造成的风险,而且这一技术的效率大约是其他传统方式的100倍。这一成果具有里程碑式的意义,因此入选了2010年Times杂志年度十大医学突破,以及2010年Science十大科学突破。

领导这一研究的是哈佛医学院助理教授Derrick Rossi,这项研究克服了iPS技术用于医疗方面的一个重要障碍,对于这一领域的研究而言意义重大。

目前在使用皮肤细胞培育iPS细胞时,研究人员仍需将皮肤细胞暴露在两种病毒以及致癌基因环境下,而后通过重编程使其进入类似胚胎的状态。而这项研究无需基因修饰,就可以将皮肤细胞转变成一个干细胞的方法。其中的奥秘主要在于利用mRNA替代DNA,生产重新编码细胞所需的四种蛋白质。

研究人员导入转变为iPS细胞所需的四个关键蛋白质的mRNA,从而诱导细胞改变原有程序而转变成iPS细胞,即多能干细胞。他们发现他们所创造的类似日常鸡尾酒的试剂具有令人惊讶的使细胞重新编程的速度和效率,只用以前的一半的时间—大约只有17天,而效率是以前标准方法的100倍以上。

此外,这种诱导转化而成的iPS细胞没有令人不安的癌变情况,而其功能却基本等同与胚胎干细胞。研究人员又更一步成功的把这种iPS细胞定向诱导成肌肉细胞。

研究人员将这种细胞命名为RiPS,核糖核酸诱导多能干细胞(RNA induced Pluripotent Stem cells),它比传统的诱导多能干细胞更像胚胎干细胞,因为它们没有被改变基因。他们未来的目标是能够在未来使用干细胞充当新健康细胞的来源以取代被疾病破坏的细胞。

除此之外,今年一些科学家们也获得了iPS研究的不同进展,比如来自美国哈佛医学院,Dana-Farber癌症研究所等处的研究人员从多个不同来源的人类外周血样本中分离出单个核细胞,转化获得了iPS细胞,从而提出了一种安全、快速有效的获取患者特异性iPS细胞的途径。

(生物通:张迪)

原文摘要:

Highly efficient reprogramming to pluripotency and directed differentiation of human cells with synthetic modified mRNA.

Clinical application of induced pluripotent stem cells (iPSCs) is limited by the low efficiency of iPSC derivation and the fact that most protocols modify the genome to effect cellular reprogramming. Moreover, safe and effective means of directing the fate of patient-specific iPSCs toward clinically useful cell types are lacking. Here we describe a simple, nonintegrating strategy for reprogramming cell fate based on administration of synthetic mRNA modified to overcome innate antiviral responses. We show that this approach can reprogram multiple human cell types to pluripotency with efficiencies that greatly surpass established protocols. We further show that the same technology can be used to efficiently direct the differentiation of RNA-induced pluripotent stem cells (RiPSCs) into terminally differentiated myogenic cells. This technology represents a safe, efficient strategy for somatic cell reprogramming and directing cell fate that has broad applicability for basic research, disease modeling, and regenerative medicine.

 

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