973首席科学家iPS研究新成果

【字体: 时间:2011年03月17日 来源:生物通

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  近日由中国科学院上海生命科学研究院、广州生物医药与健康研究所以及遗传与发育生物学研究所的研究人员组成的一个研究小组在体细胞重编程研究中再度取得突破性进展,相关研究论文发表在3月12日的《EMBO reports》杂志上。

  

    生物通报道  近日由中国科学院上海生命科学研究院、广州生物医药与健康研究所以及遗传与发育生物学研究所的研究人员组成的一个研究小组在体细胞重编程研究中再度取得突破性进展,相关研究论文“Reprogramming of mouse and human somatic cells by high-performance engineered factors”发表在3月12日的《EMBO reports》杂志上。

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    领导这一研究的是科学院上海生命科学研究院的徐国良教授和广州生物医药与健康研究所的裴端卿教授。前者早年毕业于浙江大学(原杭州大学),近年主要从事动物发育(包括胚胎与成体干细胞分化)过程中DNA甲基化及组蛋白修饰在基因表达调控中的作用及其分子机理的研究。裴端卿教授早年毕业于华中农业大学,近年来其课题组一直致力于创新体细胞重编程技术研究,取得了一系列突出成果,研究论文先后发表在Cell stem cell、JBC等国际著名生物学研究期刊上。

    iPS技术,即诱导多能性干细胞技术,是一种将分化细胞重编程为类似胚胎干细胞的新兴技术。2006年日本京都大学的山中伸弥博士利用病毒载体将四种特定的转录因子组合(Sox2、Klf4、Oct4、c-Myc)转入被诱导细胞,使其发生重编程。iPS细胞具有多能性和自我更新的能力,目前已成功获得小鼠和人的iPS细胞。这项技术拥有巨大的潜在应用价值,利用iPS技术能够获得病人或疾病特异的多能性干细胞,此外,它不仅能避免移植中的免疫排斥问题,也绕开了人类胚胎干细胞研究带来的伦理问题。但iPS技术的临床应用之路还很漫长,提高重编程效率,降低诱导iPS的致癌性等是目前干细胞领域研究人员首要解决的问题。

    在这篇文章中,研究人员将VP16转录激活域分别融合到OCT4, NANOG 和SOX2基因上构建出一系列合成转录因子,并将这些合成因子转入到小鼠和人类成纤维细胞中。研究结果表明这些合成因子能够高效诱导小鼠和人类成纤维细胞重编程。此外,研究人员还证实仅用Oct4–VP16 即可有效将小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)重编程为具有种系嵌合能力的诱导多能干细胞(iPSCs)。在进一步的研究中,研究人员还利用附加体非整合表达系统介导合成因子高效诱导MEFs重复生成了非整合性的iPSCs细胞。

    新研究验证了新型合成因子策略在诱导体细胞重编程中的可行性,为提高iPS生成效率开拓了一种简便、安全的新方法,促使研究人员对重编程机制有了更进一步的认识,开起了干细胞研究的新方向。

(生物通:何嫱)

作者简介:
徐国良
研究员,研究组长,博士生导师

1981.9-1985.7:浙江大学(原杭州大学)生物系,学士;1985.9-1989.8:中国科学院遗传所,硕士;1989.9-1993.3:德国马普分子遗 传学研究所,博士;1993.3-1994.7:德国马普分子遗传学研究所,博士后;1994.8-1995.9:新加坡国立大学生命科学中心,实验室主任;1995.1-2000.3:美国哥伦比亚大学遗传发育系,博士后;2000.4-2001.7:美国哥伦比亚大学医学系,博士后;2001.8-2006.7:任中国科学院与德国马普学会国际合作青年科学家小组组长,2002年入选中科院“****”,并获得“国家杰出青 年科学基金”。近年主要从事动物发育(包括胚胎与成体干细胞分化)过程中DNA甲基化及组蛋白修饰在基因表达调控中的作用及其分子机理的研究。

研究方向:DNA甲基化与生长发育调控

研究工作:
多细胞生物的个体发育是一个复杂的过程,涉及到各种基因如何响应内外环境的变化从而实现在时间和空间上的表达调控。
近年的科学研究发现,以染色质共价修饰为主要标志的表观遗传(epigenetic)调节对基因的转录如何响应内外环境而发生变化具有重要的调控作用。染 色质共价修饰有二个方面:一是针对DNA本身的修饰,目前已发现的是胞嘧啶碱基第5位碳原子上的甲基化;二是对组蛋白的修饰。这两种修饰都会引起染色质结 构和基因转录活性的变化。在特定的基因组区域,DNA和组蛋白的各种修饰的组合决定了局部染色质的结构和基因转录活性,因而染色质的共价修饰形成了一层 叠加于基因组碱基序列之上的表观遗传信息。
越来越多的研究显示,包括肿瘤与神经退行性疾病在内的所有疾病,都是遗传和环境因素共同作用的结果,其中环境因素的作用占有非常重要的地位。表观遗传 网络作为整合细胞内外环境因素与基因组遗传信息的媒介,直接调控基因表达,决定细胞增殖、分化与功能特化,在正常的生命活动中起到不可或缺的作用。特别是 一些与个体发育和癌症密切相关的基因,经常发生启动子区域甲基化以及组蛋白修饰的畸变。
细胞增殖、分化与功能特化过程中相关基因的表达调控是后基因组时代关注的主要问题。表观遗传学研究因其作用广泛、影响深远,已经引起了越来越多的重视并成为目前生命科学研究中发展迅速的研究领域。
本实验室采用生物化学、细胞生物学和遗传学(包括基因组学)相互依托的实验手段致力于探索:DNA甲基化和组蛋白修饰谱式是如何在胚胎发育早期建立起来的?胚胎干细胞与成体干细胞自我更新与分化是如何达到平衡的?哪些因素导致了 这一平衡的改变而导致肿瘤和疾病发生?对表观遗传信息调控的研究将有助于了解生长发育与疾病发生发展的分子机理,为维护人类健康尤其是再生医学的技术开发提供理论依据。

裴端卿
中国科学院广州生物医药与健康研究员院长,清华大学****特聘教授,博士生导师  

个人经历
1980-1984   华中农学院学士
1985-1991   美国宾西法尼亚大学博士
1991-1995   美国密西根大学博士后
1995-1996   美国密西根大学研究员
1996-2004   美国明尼苏达大学助理教授,副教授
2002-2004   清华大学教授
2004-2008   中国科学院广州生物医药与健康研究院,副院长/研究员
2008-       中国科学院广州生物医药与健康研究院,院长/研究员
 
研究领域:
蛋白质在正常与癌细胞里的运送机制
EGFR的信号传导机制与肺癌
干细胞的重编程及全能性调控机制
诱导多能干细胞(iPS)
 

获奖及荣誉:
1985 CUSBEA(China-United States Biochemistry and Molecular Biology Examination and Application Program)吴瑞项目奖学金
1994 密西根大学医学中心内科学部,研究奖
1997 Arthritis基金会MN分会,Feltl奖金
1997 National Institutes of Health FIRST Award
2000 Arthritis基金会,Ziegler研究奖
2000 National Institutes of Health,Shannon Award
2002 American Lung Association, Career Investigator Award.
2002 中华人民共和国教育部****奖励计划
2007 国家人事部“新世纪百千万人才工程”国家级人选
2007 国家自然科学基金杰出青年基金获得者
2008 中国科学院“****”
2008 政府特殊津贴


 

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