首次完全iPS细胞来源小鼠 中国学者Cell Stem Cell证明领先性

【字体: 时间:2009年07月27日 来源:生物通

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  北京生命科学研究所的研究人员在《Cell Stem Cell》杂志上在线发表题为“iPS cells can support full-term development of tetraploid blastocyst-complemented embryos”的文章。该文章首次报道了通过四倍体囊胚注射得到完全由iPS细胞来源的小鼠。

  

生物通报道:来自NIBS的消息,北京生命科学研究所的研究人员在《Cell Stem Cell》杂志上在线发表题为“iPS cells can support full-term development of tetraploid blastocyst-complemented embryos”的文章。该文章首次报道了通过四倍体囊胚注射得到完全由iPS细胞来源的小鼠。

领导这一研究的是北京生命科学研究所的高绍荣博士,其早年毕业于山东农业大学,从事动物克隆的研究。其实验室主要研究方向集中在研究哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程(Reprogramming)的分子机理。参与研究的还有康岚博士,王瑊玏博士,技术员张郁和寇朝晖。

同期Nature杂志在线版也报道了中国科学院动物研究所研究员周琪领导的研究组和上海交通大学医学院教授曾凡一领导的研究组共同完成的首次利用iPS细胞(诱导性多能干细胞),通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠,从而在世界上第一次证明了iPS细胞的全能性。这两项研究成果证明了中国在iPS细胞研究技术方面的领先性。

确定一个小鼠iPSC系是否被完全重编程的普遍接受的“金标准”是证明当iPSCs注射到一个早期胚胎(或者胚泡)中的时候,这些细胞可以出现在发育成的嵌合体小鼠的许多不同组织中,包括生殖腺。然而,和真正的小鼠ESCs不同,直到如今,小鼠的iPSCs还没能通过一个称为“四倍体互补”的真正多能性测试,该测试使用一个混合胚胎方法培育完全由来自ESC的细胞组成的足月小鼠。

在《Cell Stem Cell》这篇文章中,研究人员通过慢病毒诱导系统,将四个转录因子Oct4, Sox2, c-Myc及Klf4转入小鼠体细胞获得的诱导多能干细胞(iPS cell)植入四倍体囊胚中,从而分离出了5个新的iPSC系。之后研究人员发现,利用其中一个细胞系,他们能够培育出存活到出生的四倍体互补胚胎,而且一个胚胎还存活到了成年。

研究人员决定在四倍体互补实验中测试这个iPSC系是因为当它注射到胚泡中的时候,它表现出了高得不同寻常的嵌合水平,因此它可能拥有许多其他iPSC系没有的独特性质。正如高绍荣强调说:“尽管这些发现是重要的原理验证,认定iPSC细胞是否通常在功能上等同于普通ESCs,这还为时过早。”正如这组作者在他们的论文中指出的,确定这个特定的细胞系成功、而其他的细胞系都失败了的具体原因将是很有趣的。

证明小鼠iPSCs确实可以通过最严格的多能性测试增加了一种希望,即重编程的过程可能有朝一日克服破坏胚胎以获得研究和可能的疗法所需的多能细胞的需求。然而,从这些发现获得的经验是否能够应用于人类细胞、以及人类iPSCs是否能够成为在所有情况下替代人类ESCs的可行方法,这还有待研究。

原文摘要:

iPS Cells Can Support Full-Term Development of Tetraploid Blastocyst-Complemented Embryos

To our knowledge, for the first time, we demonstrate that induced pluripotent stem cells (iPSCs) can autonomously generate full-term mice via tetraploid blastocysts complementation. Differentiated somatic cells can be reprogrammed into iPSCs by forced expression of four transcription factorsOct4, Sox2, Klf4, and c-Myc. However, it has been unclear whether reprogrammed iPSCs are fully pluripotent, resembling normal embryonic stem cells (ESCs), as no iPSC lines have shown the ability to autonomously generate full-term mice after injection into tetraploid blastocysts. Here we provide evidence demonstrating that an iPSC line induced by the four transcription factors can be used to generate full-term mice from complemented tetraploid blastocysts and thus appears to be fully pluripotent. This work serves asa proof of principle that iPSCs can in fact generate full-term embryos by tetraploid complementation.

附:

高绍荣 博士
北京生命科学研究所研究员
Shaorong Gao, Ph.D.
Assistant Investigator, NIBS, Beijing, China

Phone:010-80726688
Fax: 010-80726689
E-mail:gaoshaorong@nibs.ac.cn

教育经历

1993
中国山东农业大学动物科技学院学士

1996
中国农业大学动物科技学院生殖生物学硕士

2000
中国科学院动物学研究所生殖生物学国家重点实验室生殖生物学博士

工作经历
2005-Present
中国北京生命科学研究所研究员
2004-2005
美国康涅狄格州大学助理教授
2004
美国坦普尔大学医学院费尔斯肿瘤和分子生物学研究所助理科学家
2002-2004
美国坦普尔大学医学院费尔斯肿瘤和分子生物学研究所博士后
2000-2002
英国苏格兰爱丁堡大学罗斯林研究所基因表达与发育系博士后
1998-2000
美国布朗大学医学院罗得岛州妇幼医院不孕不育科研究员助理

研究概述:

本实验室工作主要集中在研究哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程(Reprogramming)的分子机理。将体细胞核通过显微操作移入去除遗传物质的成熟卵母细胞中从而启动胚胎发育是一个由体细胞基因表达逆转进入胚胎细胞基因表达的再编程过程,正是由于我们对卵母细胞再编程的分子机理不清楚才使克隆成功的效率仍然处于非常低的水平。而能够分离纯化卵母细胞中特有的再编程因子(Reprogramming Factors) 将会对克隆效率的提高以及干细胞的研究起到十分重要的意义。我们今后工作重点之一就是要通过核移植并结合生物化学的方法鉴定卵母细胞胞质中的这些重要因子。

近来,人们已经意识到胚胎干细胞的研究对一些疾病治疗的重大前景。通过核移植的方法可以得到与病人遗传信息相同的胚胎干细胞,从而可以消除移植后免疫排斥的可能。我们实验室已经通过核移植的方法建立起了数十株小鼠体细胞克隆胚胎干细胞系并正在进行体外分化为心肌组织的研究和体内移植后功能的鉴定。同时我们正在进行人治疗性克隆的研究以期尽快建立病人来源的体细胞核移植胚胎干细胞系。

小鼠胚胎发育过程中卵母细胞与早期胚胎极性发生机理的研究也是我们实验室的重要研究方向。

因此,本实验室以后的工作主要集中在:

1.研究克隆胚胎再编程(Reprogramming)的分子机理,鉴定与纯化卵母细胞中特有的再编程因子(Reprogramming factor)。

2.建立克隆胚胎干细胞系并进行体外分化与功能的研究。

3.小鼠卵母细胞与早期胚胎极性发生机理的研究。

 

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