細胞核重編程的關鍵因素

　　最近，在《Cell Reports》發表的一項研究中，休斯頓衛理公會研究所的John P. Cooke博士帶領的一個研究小組，鑒定并表征了對于成人體細胞（不是精子或卵子細胞）轉換成干細胞非常關鍵的一個生物學因素。

　　本文資深作者、心血管科學系主任Cooke表示：“想想動畫片變形金剛，里面的卡車和轎車能變成機器人。我們操縱細胞核中的基因，以產生特定的蛋白質，改變生長和成熟的正常處方，并將成年細胞轉化成一種新型細胞，具有蛻變成其他細胞類型的能力。”

　　這些細胞被稱為誘導多能干細胞（iPSCs），可以分化成任何體細胞類型，從而使它們有可能成為對抗多種疾病的一種有價值的武器。Cooke和他的同事們發現，活性氧（ROS，也稱為氧來源的自由基），在細胞核重編程中起到了關鍵的作用。研究人員使用各種方法來誘導體細胞變成iPSCs，他們首次發現，在重編程的早期階段，這種轉換一直伴隨著活性氧的生成增加。

　　Cooke說：“當我們利用遺傳工具敲除控制活性氧生成的酶，或者用抗氧化劑阻抑任何生成的活性氧時，我們觀察到了iPSC集落形成的顯著減少。相反，ROS的生產過剩可損害干細胞的形成，即，最優的iPSC生產發生在自由基的一個‘Goldilock區’——太少或太多，重組都會關閉。”

　　最后，研究人員發現，隨著iPSCs 成熟，ROS的生成消退，而這些成熟干細胞集群，在ROS水平較低的細胞環境中活的最好。這項工作是2012年在《Cell》雜志上的一篇論文的延伸，在這項研究中Cooke發現，用來傳遞重編程基因的病毒，不僅僅是載體。

　　Cooke解釋說：“我們發現，病毒載體在重編程中扮演了一個角色。先天免疫信號的激活，可引起某些表觀遺傳改變，這些改變對于體細胞轉化成iPSCs是不可或缺的。”

　　先天免疫信號已知可刺激ROS的產生，從而參與細胞防御。Cooke說，該研究小組正在開發方法來操縱ROS的先天免疫信號，以使iPSCs的生產最大化，并更好的指導它們的分化。

　　更好地了解體細胞重編程為多能性細胞的機制，是理解和治療疾病的關鍵。例如，我們可以可以采集老年癡呆癥患者的皮膚細胞，將它們復原成iPSCs，然后將它們分化成神經元，這樣科學家就可以研究他們的大腦細胞。因此，iPSCs對于理解不同的疾病過程是有用的，也可以用于開發再生療法。

　　近期，相繼有幾項細胞重編程研究，例如，1月13日，瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的科學家們開發出了一種新方法，通過“擠壓”細胞可將它們轉變為干細胞。這種方法為大規模生成醫用干細胞鋪平了道路（Nature子刊：新方法讓細胞重編程變得簡單）。1月20日，Duke-NUS醫學院、Bristol大學、Monash大學和RIKEN的研究團隊開發了一個革命性的計算工具，能夠準確預測將一種人類細胞轉變為另一種類型所需的細胞因子。這項研究發表在Nature Genetics雜志上，對細胞重編程和再生醫學的進一步發展有重要意義（細胞重編程迎來革命性生物信息學工具）。而在2月份，來自中國科學院動物研究所，東北農業大學生命科學學院的周琪，李鑫和王加強三位學者發表了題為“體細胞重編程研究進展”的綜述，分別介紹了重編程的各種方法, 探討重編程的效率及機制（周琪最新綜述—體細胞重編程研究必看）。