中外学者Cell Stem Cell突破山中伸弥iPSCs配方，原来OCT4并不需要

山中伸弥的用于创建iPSCs的配方中，OCT4被认为非常重要，但最新研究提出了不同观点。

　　

胚胎干细胞（ESCs）分离于胚胎的内细胞团，具有发育成为个体所有细胞的潜能，被广泛应用于生物学研究的各个领域，是干细胞与再生医学研究的焦点；而诱导性多能干细胞（iPSCs）是通过转录因子或者小分子化合物逆转终末分化的体细胞，使其重编程而得到类似于ESCs的发育和分化潜能。

日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）于2006发现通过表达四个转录因子 – Oct4，Sox2，Klf4和cMyc（OSKM）可将小鼠成年体细胞（如皮肤成纤维细胞）重新编程为iPSCs，并在2007年发现OSKM可以应用到人iPSCs的诱导，开辟了体细胞重编程的新领域，并于2012年获得诺贝尔生理与医学奖。iPSCs技术可以获得特定个体的多能干细胞，可以用于病人个性化的再生治疗，具有无可比拟的临床应用潜力。但多项研究表明iPSCs的发育潜力并不完全等同于“黄金标准” ESCs，许多通过OSKM诱导重编程获得的iPSC品系无法支持有效的正常分化，说明重编程的过程还不够“完美”与“高效”。这些缺陷体现在表观修饰层面等方面iPSCs会产生变化：例如从亲本之一遗传的基因组中特定基因位点的表观遗传沉默丢失，即基因印记丢失（LOI），目前导致这些变化的确切来源或作用机制尚不完全清楚。

近期，来自德国马普分子生物医学研究所，广州再生医学与健康广东省实验室的研究人员发表了题为“Excluding Oct4 from Yamanaka Cocktail Unleashes the Developmental Potential of iPSCs”的新论文，发现在重编程过程中Oct4的过度表达会导致表观遗传学变化，从而降低iPSC的质量；并且阐明“Yamanaka的重编程四因子”去掉Oct4不仅可以重编程产生与ESCs具有同等发育潜力的iPSCs，而且可以大大提高iPSCs通过四倍体胚胎互补产生all-iPSC小鼠的能力。

这一颠覆性的iPSCs技术公布在11月7日的Cell Stem Cell杂志上，由马普分子生物医学研究所Hans Schöler与广州再生医学与健康广东省实验室吴光明研究员共同主导完成。

多项对重编程因子的研究表明，Oct4似乎是不可替代的核心作用因子。然而在这项研究工作中，作者及其团队尝试不同的转录因子组合，其中他们从广泛使用的tetO-OKSM多顺反子重编程载体中删除了Oct4，以产生阴性对照来比较不同POU家族因子的重编程能力。

令人非常惊讶的是，与OSKM相比，去掉Oct4之后的SKM的过表达可以高效地重编程成纤维细胞生成iPSC，仅仅稍有延迟，而此前人们使用SKM均未成功获得过iPSCs。作者发现与先前研究的差异是因为Yamanaka和其他许多人在他们的实验中均使用逆转录病毒载体，而逆转录病毒载体可以被重编程因子迅速沉默，从而终止了重新编程过程。

文章第一作者Sergiy Velychko介绍说：“有趣的是，我们发现在没有Oct4的情况下生成的iPSC与ESCs更加相似，最重要的是我们所有的SKM系列都保留了正确的遗传印迹模式。最后，当我们进行最严格的多能性测试，即通过四倍体补偿的技术产生全iPSC小鼠时，我们发现SKM-iPSC可以使全iPSC小鼠出生率比传统的iPSC平均提高20倍。”

iPS技术创始人山中伸弥也对该工作表示了极大的关注，表示将尽快在其他细胞类型中，尤其是人成体细胞中建立这一重编程系统。他表示：“这个系统如在人成体细胞获得成功，将会是iPSCs在临床应用上的巨大进步。”

Oct4，Sox2和Klf4被广泛认为是先驱性因子，但是它们的功能高度依赖于辅因子和细胞环境。该项研究的数据提供了一个全新的视野，Oct4异常基因激活可能会对iPSCs的质量产生不利的影响，因此需要进一步改善重编程策略，消除过表达重编程因子引起的表观遗传畸变带来的癌变风险，并进一步提高iPSCs的多能性。

原文标题：

S. Velychko et al., “Excluding Oct4 from Yamanaka cocktail unleashes the developmental potential of iPSCs,” Cell Stem Cell, doi:10.1016/j.stem.2019.10.002, 2019.