Nature头条:重大突破细胞重编程新技术

【字体: 时间:2014年02月10日 来源:生物通

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  当前将分化的成体细胞回复到干细胞样状态的方法主要有两种:采用核移植置换细胞核物质,或是诱导多能基因表达。在发表于1月29日《自然》(Nature)杂志上的两篇新研究论文中,研究人员开发出了一种完全不同的技术,这一技术是基于细胞承受机械应力或低pH值等环境刺激。

  

生物通报道  当前将分化的成体细胞回复到干细胞样状态的方法主要有两种:采用核移植置换细胞核物质,或是诱导多能基因表达。在发表于1月29日《自然》(Nature)杂志上的两篇新研究论文中,研究人员开发出了一种完全不同的技术,这一技术是基于细胞承受机械应力或低pH值等环境刺激。

Whitehead研究所干细胞生物学家Rudolph Jaenisch(未参与该研究)说:“这相当地出人意外。无需任何的遗传操作,只要提供一些培养条件:应力就可以诱导这些改变。我认为其意义是相当非凡的。”

尽管一段时期以来研究人员已经知道某些环境条件可以重编程植物细胞,但动物细胞被证实处理难度更大。日本理化研究所发育生物学研究中心(RIKEN Center for Developmental Biology)的Haruko Obokata和同事们对各种条件进行了测试,看看是否有哪种能够重设来自一周龄小鼠脾脏的淋巴细胞的分化状态。在其中一项研究中,他们证实将细胞培养的pH值从略高于7下降到5.7达25分钟,可导致部分细胞中的多能基因Oct4表达增高,表明它们已回复至一种干细胞状态。

两篇论文的主要作者Obokata说:“它们被夺去分化记忆,回复至在很多方面类似于胚胎干细胞的一种多能状态。看到仅仅通过来自细胞外的刺激就可以触发这样的显著转变,真是令人惊讶。”

研究人员将他们的新重编程技术命名为刺激触发获得多能性(stimulus-triggered acquisition of pluripotency ,STAP)

Jaenisch说,Obokata研究小组完成了所有的适当检测证实细胞确实具有多能性。“我认为这是结果是相当令人信服的。”研究人员将重编程细胞注入到小鼠胚胎中,在那里它们促成了嵌合小鼠发育,更进一步证实了这些确实是多能细胞。在Obokata的另一项研究中,研究小组证实STAP细胞还可以发育为胎盘组织,表明相比于诱导多能干细胞只能生成胚胎组织,它们处于更加不成熟的状态。

京都大学和Gladstone研究所研究员、诱导生成iPS细胞的第一人山中伸弥(Shinya Yamanaka)说,这些研究结果对于了解核重编程具有重要的意义。“从走向临床应用的实践角度看,我将其视为是一种生成iPS样细胞的新方法。如果采用一种相似的方法能够诱导出人类细胞的多能性,我们需要将之与现有试验方案进行比较,”Yamanaka说。

目前还不清楚STAP的潜在机制。Gladstone研究所的丁胜(Sheng Ding)说,他期待一些实验室会注意到这种新的重编程方法,弄清楚它的运作机制,并优化这一程序。鉴于应激和随后的炎症与肿瘤形成相关,他想知道应激诱导的重编程是否有可能与肿瘤形成存在某些关联。

目前也还不清楚这种方法的实验室或临床应用潜力。Obokata说,相比于用遗传操作来诱导多能性STAP的速度要快得多,但在这一过程中会有大量的细胞死亡。在低pH处理后,只有20%的细胞存活下来,其中又只有30%的细胞会继续表达多能荧光指示物。尽管Obokata说她没有进行争锋相对的比较,相比于通常1%的iPS细胞生成效率新技术还是相当的好。丁胜说:“从技术上来说这种方法是否更好、更安全或是更有效,还是一个大问号。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文索引:

H. Obokata et al., “Stimulus-triggered fate conversion of somatic cells into pluripotency,” Nature, 505:641-47, 2014.

H. Obokata et al, “Bidirectional developmental potential in reprogrammed cells with acquired pluripotency,” Nature, 505:676-80, 2014.

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