普通體細胞重新編碼機理揭曉

2010年06月12日08:37  來源:《科技日報》

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  德國明斯特的馬普分子生物醫學研究所漢斯·舒勒領導的一個研究小組成功地利用分子機理,使實驗鼠細胞的“復位”過程變得更加有效,如果這項最新成果能應用於人類,對患者自身干細胞的修復將邁出重要的一步。這項研究成果刊登在最新一期的《細胞》雜志上。

  一直以來,科學家已經能通過改變正常細胞的基因或蛋白質注射,使普通體細胞變成萬能干細胞,但是這種方法收效很低,迄今隻有萬分之一的皮膚細胞能夠重新編碼。日本科學家在4年前通過分子生物學手段,首次成功地使實驗鼠的皮膚細胞轉換成類似胚胎干細胞,這種干細胞可以構成人體200多種其他細胞。產生這種誘導多能干細胞(iPS細胞),既不需要卵細胞,也不需要胚胎,隻需要4個能進入細胞的轉錄基因:Oct4、SOX2、c-Myc和Klf4。不久后發現,同樣的方法應用於人體皮膚細胞也有效。

  從那時起,這種方法有了明顯改進,例如科學家不依靠所謂的“基因搭載”也可以產生iPS細胞,4種關鍵因子現在已作為蛋白質注射被應用。然而這種方法的效果還是很低,平均1萬個普通細胞隻有1個能變成iPS細胞,少數獲得的iPS細胞還必須從細胞混合物中進分離,整個過程至少需要3周至4周。

  通過體細胞能更快地獲得iPS細胞,體細胞重新編碼最快僅需1天時間,其效果類似克隆羊多莉通過一個體細胞移植到去核卵細胞,約半數經過處理的細胞在3天至4天后就完成重新編碼。由於細胞加速“復位”的機理目前還不清楚,舒勒研究小組成員生物學家尼薩特·辛格猜測,卵細胞和iPS細胞都含有一個起決定作用的細胞核,它像渦輪增壓器一樣能重新啟動和加速編碼過程。為此,他們開發出了一種方法,能夠在所有細胞混合物中識別出含有蛋白質的多功能細胞,由它來完成細胞的重新編碼。同時他們還找到一系列蛋白質,作為染色體重塑的復合物。

  有針對性地使一定的DNA片段開啟或關閉是一個重要機制,可以控制體細胞不同的功能,並使每個細胞適用DNA程序的變化。舒勒領導的這項研究首次表明,在細胞重新編碼過程中,染色體重塑復合物起著關鍵作用,其中特定的部分——蛋白質Brg1、Baf155和Ini1可以顯著提高體細胞轉化為多能干細胞的效率,其4.5%的產出率明顯高於以前的方法。但這僅僅是個開始,馬普研究人員還在試驗其他候選蛋白質,使這一過程更加高效和快速。(記者 顧鋼)

(責任編輯:徐飛(實習))
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