重编程(诱导多能干细胞)

重编程是一种涉及成体细胞去分化以产生患者特异性多能干细胞的技术,无须构建胚胎。重编程产生的细胞在遗传上与体细胞相同(因此与捐献这些细胞的患者相同),因此不会发生排异。Yamanaka首次发现小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs)和成年小鼠成纤维细胞可以重编程为“诱导多能状态(induced pluripotent state,iPS)”(Takahashi et al,2006)。这些iPS细胞拥有胚胎干细胞自我更新的特性,可不断增殖,表达胚胎干细胞的特异基因,体外和体内分别形成胚状体和畸胎瘤。当iPS细胞注射到小鼠囊胚中时,它们可分化为多种类型的细胞。然而,尽管以这种方式选择的iPS细胞是多能的,但它们与胚胎干细胞不同,由iPS细胞得到的嵌合体不会导致足月妊娠。iPS细胞的基因表达谱显示它们具有不同于胚胎干细胞的基因表达特征。此外,iPS细胞的表观遗传状态介于体细胞和胚胎干细胞之间,表明重编程不完整。

Wernig和Jaenisch在2007年7月改进了这些结果(Wernig et al,2007)。在这项研究中,重编程细胞的DNA甲基化,基因表达谱和染色质状态与胚胎干细胞相似。由这些细胞诱导的畸胎瘤含有代表全部三个胚胎胚层的分化细胞类型。最重要的是,来自该实验的重编程细胞能够形成的嵌合体并可产生生殖系样胚胎干细胞,表明这些iPS细胞是完全重编程的。(https://www.daowen.com)

人类细胞的重编程是科学研究中一项重大进展(Takahashi et al,2007;Yu et al,2007)。Yamanaka诱导形成的iPS细胞在形态学、增殖、基因表达、表面标记和畸胎瘤等方面与h ESC相类似,并因此于2012年获得诺贝尔医学奖。Thompson的研究小组表明通过反转录病毒转导OCT4、SOX2、NANOG和LIN28干细胞标志物可以产生多能干细胞。最近发现,这些细胞有可能逆转为多能性状态(Gafni et al,2013)。自从发现iPS细胞以来,围绕这些细胞的工作呈指数增长,到2014年在MEDLINE上列出同行评议论文已超过6000篇。这些细胞在了解人类疾病,以及应用于治疗方面显示出巨大的前景。像胚胎干细胞一样,iPS细胞也形成畸胎瘤,这限制了它们的治疗潜力,迄今为止还没有人类试验。直接进行体内重编程还可导致畸胎瘤的形成(Abad et al,2013)。尽管如此,重编程的潜力仍然令人振奋。