专访裴端卿课题组:创新体细胞重编程技术

【字体: 时间:2011年02月22日 来源:生物通

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  中科院广州生物医药与健康研究院裴端卿课题组研究人员开发的利用维生素C提高体细胞重编程效率新技术自公布以来,获得了干细胞领域研究人员的高度关注。并以其在推动干细胞研究上的重要意义,获得了数十万网友的投票支持,在赛默飞世尔科技冠名赞助的“2010实验室创新技术大奖”评选活动中被评为2010实验室创新技术大奖一等奖。近日生物通记者前往中科院广州生物医药与健康研究院向这一创新技术的发明者了解了在研究中获得这一创新性研究思路的过程。

  

生物通报道  赛默飞世尔科技冠名赞助的“2010实验室创新技术大奖”评选活动获得了行业内外广泛关注,经过评委会的认真评审,并综合读者的投票结果,评选出了金奖1名,银奖2名,铜奖8名,并分别给予了获奖者5000元,1000元和200元的现金奖励。

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中科院广州生物医药与健康研究院裴端卿课题组研究人员开发的利用维生素C提高体细胞重编程效率新技术¬自公布以来,获得了干细胞领域研究人员的高度关注。并以其在推动干细胞研究上的重要意义,获得了数十万网友的投票支持,被评为2010实验室创新技术大奖一等奖。

近日生物通记者前往中科院广州生物医药与健康研究院向这一创新技术的发明者裴端卿课题组的王涛博士和秦宝明博士颁发了“2010实验室创新技术大奖”一等奖奖金,并就此向他们了解了在研究中获得这一创新性研究思路的过程。

生物通:iPSC转化效率低下一直是困扰科学家们应用该技术的瓶颈。贵研究组利用维生素C显著提高了体细胞的重编程效率,这一新技术对于推动更广泛利用iPS开展遗传疾病的相关研究具有非常重要的意义。你能说一说你们最早是如何想到这一研究思路的吗?

王涛:山中伸弥利用四种基因——Sox2、Klf4、Oct4和c-Myc(SKOM)成功诱导正常体细胞转化为iPS细胞,iPSC细胞与胚胎干细胞之间非常相似,终末分化的体细胞与胚胎干细胞在很多方面是截然不同的,重编程涉及到细胞很多方面的改变,细胞的基本生化活动-糖酵解过程即是其中之一,我们通过研究重编程过程中基因表达谱的变化,发现糖酵解信号通路的基因发生了显著地改变,随后测定了细胞在重编程过程中的各种代谢活性,发现SKO诱导细胞中的活性氧簇(ROS)显著高于对照细胞,这可能是导致SKO诱导效率低下的重要原因。因此,我们猜测利用抗氧化剂抑制ROS有可能提高诱导iPSC转化效率。在一系列的抗氧化剂中,我们发现维生素C能够显著提高SKO和SKOM诱导小鼠及人类体细胞的重编程效率,促进iPSC克隆更早出现,而且还能够替代Sox2或者Klf4诱导体细胞转化为iPSCs。

生物通:目前你们是否已经确定维生素C提高体细胞重编程效率的作用机制呢?

王涛:目前我们的研究证实维生素C在iPSC转化过程中能够降低细胞内p53的水平,减缓细胞的衰老,促进细胞的增殖,这些效果均对重编程有促进作用。然而,小分子化合物在细胞内的作用是多方面的,成熟体细胞的重编程是通过调控多重信号途径而实现的一个复杂的过程,我们将进一步地展开深入的研究以揭示维生素C的作用机制。

生物通:在未来的实验研究中,你们将针对这一课题进一步开展哪些研究工作呢?

王涛:根据先前的研究结果,我们会从以下几个方面来研究作用机理。我们的研究证实维生素C能显著抑制细胞ROS的水平,减缓细胞衰老,促进细胞增殖,而ROS直接与细胞的代谢状态相联系,它们之间是否有直接的联系以及如何影响重编程进程需要深入研究;一些改变表观遗传学因素的小分子化合物例如VPA对重编程过程有很显著的影响,维生素C是不是也通过类似地机制起作用值得探讨;而且,也有文献报道维生素C能够影响组蛋白修饰状态,探讨维生素C在重编程过程对组蛋白修饰的影响也是有意义的试验。我们将对维生素C在细胞代谢、衰老和表观遗传学调控的影响及作用机制展开深入地研究。

相关背景

2006年日本京都大学的山中伸弥博士将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。利用体细胞重编程获得多能干细胞的方法避免了胚胎干细胞研究存在的伦理争议,
为开展干细胞对遗传性疾病的治疗研究提供了一个独特的平台。

尽管iPS技术显示了广泛的应用前景,但其诱导机制不明、诱导效率低下问题成为了困扰科学家们应用该技术的瓶颈。近年来开发出安全高效的iPS技术成为了国内外科学家们在干细胞领域的研究热点。中科院广州生物医药与健康研究院的裴端卿课题组作为国内率先开展诱导多能干细胞研究的研究团队之一,在这一研究方向上开展了大量的工作,取得了一系列成果。

去年发表在Cell子刊《Cell stem cell》上的论文中,裴端卿课题组的研究人员证实利用维生素C可显著提高iPS转化效率。此论文一经发表,获得了干细胞领域研究人员的高度关注。

裴端卿简介

现任中国科学院广州生物医药与健康研究院院长,教授,国家“863计划”生物医药领域专家, 国家中长期科技发展纲要“生殖与发育”重大研究计划专家,国家基金委杰出青年。目前承担获国家自然科学基金重点项目,国家973项目,中科院知识创新基金多项; 担任生物化学杂志(Journal of Biological Chemistry)编委,细胞研究杂志(Cell Research)编委,亚太干细胞网络执委,广州干细胞与再生医学技术联盟理事长。其代表性学术成果发表在Nature,Cell stem cell, PNAS, JBC 等国际期刊上,共计70多篇论文,引用达3000余次.

(生物通:何嫱)

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