加速干細胞療法的基因表達分析技術

　　最近，美國國立衛生研究院（NIH）的研究人員開發出一種技術，將加快干細胞衍生組織的生產。

　　這種方法可同時測量多個基因的表達，使科學家們能夠根據細胞的功能和發育階段，快速地描述細胞。該技術將幫助研究人員使用患者的皮膚，再生視網膜色素上皮細胞（RPE，眼睛后面的一種組織，在幾種致盲眼疾中受影響）。這種技術還將幫助科學家為個性化治療找到藥物。

　　NIH國家眼科研究所（NEI）眼睛和干細胞轉化研究部門的Kapil Bharti博士指出：“我們對細胞和組織的鑒定能力，已經限制了干細胞療法的發展進步。這種檢測方法擴展了這種能力，并簡化了這個過程。”相關研究結果發表在最近一期的美國科學雜志《Stem Cells Translational Medicine》。

　　RPE是一層與視網膜相鄰的細胞，通常被稱為視桿細胞和視錐細胞的光感受器位于那里。RPE支持光感受器的功能。幾種疾病可引起RPE破裂，進而導致感光細胞和視力的喪失。

　　Bharti博士用以制造RPE的干細胞是誘導多能（iPS）干細胞，是通過將成熟細胞恢復到未成熟狀態（類似于胚胎干細胞）而產生的。iPS細胞可以來自于患者的皮膚或血液細胞，被誘導為其他細胞類型（例如神經元或肌肉），從理論上說，這些細胞重新植入后不會引起免疫排斥反應。

　　為了驗明由iPS細胞制成的RPE的“正身”，科學家們用顯微鏡來確保組織看起來像RPE，用生理學試驗來確保組織的行為像RPE。他們還利用一種稱為定量RT-PCR的技術來測量某些基因的表達，這些基因指示正在進行中的細胞發育和功能。例如，iPS細胞中SOX2基因的表達高于成熟RPE。

　　但是，定量RT-PCR只允許同時測量每個樣本中的幾個基因。Bharti博士與NIH國家推進轉化科學中心（NCATS）的Marc Ferrer博士聯手，開發出一種多重檢測方法，這種方法可以一種高度自動化的方式，同時檢測每個RPE樣本中的多個基因。該方法基于 Affymetrix生物科技公司的市售平臺。在試驗中，研究人員將微小的DNA片段拴到微珠上，用來捕獲當RPE樣品中細胞表達基因時所產生的RNA分子。一旦被捕獲，來自不同基因的RNA就被貼以熒光標記。

　　研究人員首先利用來自皮膚活檢的細胞，產生了iPS衍生的RPE，然后檢測了8個基因的表達，這些基因是發育、功能和疾病的標記。他們利用定量 RT-PCR一次一個地檢測了每個基因的RNA水平，然后利用多重檢測同時測量了多個基因。當進行對比時，這兩種檢測的結果具有相關性。

　　然后，研究人員利用多重檢測，對iPS衍生RPE 、iPS細胞和從眼睛培養的RPE細胞的基因表達，進行了比較。與iPS細胞相比，iPS衍生RPE表達較低水平的SOX2和較高水平的RPE特異性基因 PAX6、RPE65、RDH5、TRPM1和BEST1。與培養的RPE相比，iPS衍生RPE表達較高水平的SOX2和PAX6——兩種發育標記，但是表達較低水平的RPE特異性基因，表明一種相對不成熟的狀態。

　　Bharti博士指出：“這份報告演示的原理證明表明，可以利用一種完全自動的高通量檢測方法，測量iPS衍生RPE中的相關基因表達變化。一旦有了這種檢測方法，研究人員的成本可以減半，可用較少的細胞和較小的溶液體積，增加產出。”

　　Bharti博士及其NEI的同事，正在與紐約干細胞基金會合作，從老年性黃斑變性（AMD，老年人視力喪失的最常見原因）患者和其他罕見遺傳性眼疾患者中產生iPS細胞系。通過一個中央存儲庫，這些iPS細胞系可被用于整個科學界。Bharti博士將從這些細胞系中產生RPE來研究AMD。