同济大学，中科院最新文章：iPS诱导新发现

　　

生物通报道：来自同济大学，中科院上海药物所/国家新药筛选中心的研究人员发表了题为“Proliferation Rate of Somatic Cells Affects Reprogramming Efficiency”的文章，挑战传统观点，获得了提高iPS诱导效率的新发现：减缓体细胞的增殖有利于iPS细胞的诱导。这一研究成果公布在JBC杂志上。

文章的通讯作者是同济大学生命科学与技术学院张儒副教授，以及中科院上海药物所谢欣研究员。其中谢欣研究员是中科院上海药物研究所课题组长，国家新药筛选中心副主任，同济大学生命科学与技术学院兼职教授，博士生导师。主要从事基于GPCR的新药发现及机制研究，以及小分子化合物调控干细胞命运的研究。

干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，可为再生医学的替代疗法提供充足的细胞来源。2006年以来，日美科学家利用病毒载体转染不同转录因子（Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc等），成功将体细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSC）。iPSC具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍，因此在医疗领域的应用前景非常广阔。然而iPSC的诱导机制有待探明，效率也有待进一步提高。

在这篇文章中，博士研究生徐雍羽, 魏小元等在优化病毒因子组合的过程中，发现去除了c-Myc以后的三因子（Oct4, Sox2, Klf4）诱导iPSC效率更高，且获得的iPSC质量也更高。

这与传统观点不一致，传统观点认为四因子效率比三因子更高，其原因是c-Myc可以增加体细胞的增殖，减少老化，有利于重编程。研究人员仔细分析了体细胞增殖和iPSC产生时间进程，在排除了起始细胞密度等干扰因素后，发现体细胞增殖速度和iPSC产生效率程反比关系，即体细胞增殖减缓有利于iPSC产生。利用小分子化合物在重编程早期短暂地抑制体细胞增殖也有利于iPSC的诱导。

这一现象的精确机制尚有待探讨，不过研究人员推测认为表观遗传改变要积累到一定程度才能顺利推动重编程，如果体细胞一直维持高速增殖，这些必需的变化有可能被稀释。因此在重编程早期抑制体细胞增殖可能有利于这些必要变化的积累，从而推进了iPSC的生成。

同济大学近年来在iPS作用机制研究方面取得了不少进展，比如近期相关研究人员发现了miR-200/ZEB2在关键转录因子Oct4/Sox2诱导iPSC细胞形成中的重要功能和作用机制。这一成果公布在PNAS杂志上。

研究人员发现在iPS细胞形成过程中，miR-200家族的miRNAs表达水平呈现逐步升高的趋势。miR-200家族包括5个miRNAs，分别位于染色体Chr.4和Chr.6，形成两个簇，这两个簇如何协同作用是非常有趣的科学问题。

通过深入研究，他们发现iPS细胞形成中起关键作用的Oct4和Sox2分别结合到该miRNAs家族簇的两个启动子区域协同激活miR-200s的转录表达，从而在早期阶段有效促进iPS细胞的形成。研究还发现，miR-200直接作用的下游基因是ZEB2，从而也揭示了ZEB2在iPS细胞形成中的新功能。Oct4/Sox2-miR-200-ZEB2通路调节iPS细胞形成的研究成果丰富了人们对iPS细胞形成机制网络的了解。（生物通：万纹）

原文摘要：

Proliferation Rate of Somatic Cells Affects Reprogramming Efficiency

The discovery of induced pluripotent stem (iPS) cells provides not only new approaches for cell replacement therapy, but also new ways for drug screening. However, the undefined mechanism and relatively low efficiency of reprogramming have limited the application of iPS cells. In an attempt to further optimize the reprogramming condition, we unexpectedly observed that removing c-Myc from the Oct-4, Sox-2, Klf-4, and c-Myc (OSKM) combination greatly enhanced the generation of iPS cells. The iPS cells generated without c-Myc attained salient pluripotent characteristics and were capable of producing full-term mice through tetraploid complementation. We observed that forced expression of c-Myc induced the expression of many genes involved in cell cycle control and a hyperproliferation state of the mouse embryonic fibroblasts during the early stage of reprogramming. This enhanced proliferation of mouse embryonic fibroblasts correlated negatively to the overall reprogramming efficiency. By applying small molecule inhibitors of cell proliferation at the early stage of reprogramming, we were able to improve the efficiency of iPS cell generation mediated by OSKM. Our data demonstrated that the proliferation rate of the somatic cell plays critical roles in reprogramming. Slowing down the proliferation of the original cells might be beneficial to the induction of iPS cells.