知名华裔学者丁盛Cell子刊发表干细胞综述

　　

生物通报道：来自加州大学旧金山分校Gladstone心血管疾病研究所的丁盛教授是一位知名的干细胞领域华裔科学家，这位早年毕业于北京大学的学者曾接连发表文章，提出诱导细胞重编程以及直接转分化的新技术方法。近期他与第二军医大学等处的学者发表文章“Chemical Approaches to Stem Cell Biology and Therapeutics”，介绍了利用化学方法进行干细胞生物学研究与治疗的新方法。

调控干细胞命运和功能的小分子具有重要意义，这些小分子能促进全面实现干细胞的治疗潜力。研究人员指出，合理设计和筛选小分子有助于识别有用的化合物，解析干细胞的自我更新，分化和重编程的基本机制，并且也有助于发展以细胞为基础的治疗方法，以及治疗药物，靶向针对修复和再生的内源性干细胞和祖细胞。

在这篇综述中，研究人员探讨了近期基础研究和治疗方法上的进步，以及未来利用化学方法进行干细胞生物学研究，再生医学研究所面临的挑战。

干细胞化学重编程方法

2006年，科学家们首次能够将体细胞重编程为能够产生体内任何一种细胞类型的诱导性多能干细胞。然而，这种技术需要插入 “主控基因”，但这可能增加突变和患上癌症的风险，从而限制潜在的临床应用。在一项新的研究中，研究人员证实在小鼠体内利用一组小分子化合物就能构建出多能性干细胞，从而能够替换具有潜在威胁性的基因。

研究人员花了一年的时间来筛选1万种化合物，以便从中找到促进小鼠体细胞被重编程为多能性干细胞的化合物。他们鉴定出一种由7种小分子化合物组成的组合能够让小鼠体细胞产生多能性干细胞，得率为0.2%，与利用基因插入方法的产率相当。他们将这种多能性干细胞称作化学诱导多能干细胞(chemically induced pluripotent stem cells, CiPSCs)。

研究人员通过将CiPSCs导入发育中的小鼠胚胎中而证实它们确实是多能性的。所产生的小鼠表明CiPSCs产生所有的主要细胞类型，包括脑细胞、心脏细胞、肝细胞、皮肤细胞和肌肉细胞。研究人员描述了利用小分子化合物进行细胞重编程的几种优势：它们不影响免疫系统，并且具有成本效益；它们容易合成和保存；它们很容易通过细胞膜，这意味着它们在启动细胞重编程之后能够被冲洗走。

丁盛教授对此评价道，这项研究体现了“显著性的进步”，但是他认为只有这种化学重编程方法能够应用到人类细胞而不只是小鼠细胞时，它才会被人们广泛地使用。

天然心脏干细胞的心血管再生

来自哈佛大学的研究人员通过在小鼠受损心脏中表达一个作用因子，启动了天然心脏干细胞的心血管再生，从而取得了针对心脏病发作的治疗的一项突破性成果。这项研究令我们非常接近于通过单次化学试剂，无需再向心脏注入其他细胞的心血管组织再生临床研究。

研究人员通过一种新技术，利用人工合成的编码VEGFA的mRNA，注入到肌肉细胞中，然后心肌就能产生一段VEGFA短脉冲，从而诱导心脏制造VEGFA。

这种mRNA是经人工合成修饰的，因此能逃脱正常的机体防御系统——这种防御系统一般来说会将非修饰过的mRNA作为病毒侵入，而拒绝其进入机体并降解mRNA。

这项在小鼠中完成的研究，表明只需要单次短脉冲VEGFA表达作用，就可以传递到心脏祖细胞所在的准确位置。这种治疗效果能长期保存，并在心脏病发作48小时内单次注入合成mRNA后，能明显提高心肌梗死生存率。这种长期作用主要是基于天然心脏干细胞能分化成心脏纤维化瘢痕组织，形成心血管组织。

iPS细胞膜片

来自日本理化学研究所，尼康公司共同开发低成本的诱导性多功能干细胞（ iPS 细胞）再生医疗技术，这将从iPS细胞培养出成为视网膜、心脏的心肌等组织的细胞膜片。

此前京都大学iPS细胞研究所计划进行储备安全性高的iPS细胞，这种细胞除了运用于病患本身之外，移植到他人身上也可防止出现排斥反应。现在研究人员就是将京都大学所储存的iPS细胞大量生产出细胞膜片，如此一来，可较迅速且以低成本将细胞膜片运用于更多患者身上。

日本经产省估计，再生医疗的全球市场2012年为3400亿日圆，到了2030年将增为17兆2000亿日圆，日本政府将尖端医疗列为经济成长的重要支柱，考虑辅导细胞膜片量产研究。 （生物通：张迪）

原文摘要：

Chemical Approaches to Stem Cell Biology and Therapeutics

Small molecules that modulate stem cell fate and function offer significant opportunities that will allow the full realization of the therapeutic potential of stem cells. Rational design and screening for small molecules have identified useful compounds to probe fundamental mechanisms of stem cell self-renewal, differentiation, and reprogramming and have facilitated the development of cell-based therapies and therapeutic drugs targeting endogenous stem and progenitor cells for repair and regeneration. Here, we will discuss recent scientific and therapeutic progress, as well as new perspectives and future challenges for using chemical approaches in stem cell biology and regenerative medicine.