细胞核重编程的关键因素

　　最近，在《Cell Reports》发表的一项研究中，休斯顿卫理公会研究所的John P. Cooke博士带领的一个研究小组，鉴定并表征了对于成人体细胞（不是精子或卵子细胞）转换成干细胞非常关键的一个生物学因素。

　　本文资深作者、心血管科学系主任Cooke表示：“想想动画片变形金刚，里面的卡车和轿车能变成机器人。我们操纵细胞核中的基因，以产生特定的蛋白质，改变生长和成熟的正常处方，并将成年细胞转化成一种新型细胞，具有蜕变成其他细胞类型的能力。”

　　这些细胞被称为诱导多能干细胞（iPSCs），可以分化成任何体细胞类型，从而使它们有可能成为对抗多种疾病的一种有价值的武器。Cooke和他的同事们发现，活性氧（ROS，也称为氧来源的自由基），在细胞核重编程中起到了关键的作用。研究人员使用各种方法来诱导体细胞变成iPSCs，他们首次发现，在重编程的早期阶段，这种转换一直伴随着活性氧的生成增加。

　　Cooke说：“当我们利用遗传工具敲除控制活性氧生成的酶，或者用抗氧化剂阻抑任何生成的活性氧时，我们观察到了iPSC集落形成的显著减少。相反，ROS的生产过剩可损害干细胞的形成，即，最优的iPSC生产发生在自由基的一个‘Goldilock区’——太少或太多，重组都会关闭。”

　　最后，研究人员发现，随着iPSCs 成熟，ROS的生成消退，而这些成熟干细胞集群，在ROS水平较低的细胞环境中活的最好。这项工作是2012年在《Cell》杂志上的一篇论文的延伸，在这项研究中Cooke发现，用来传递重编程基因的病毒，不仅仅是载体。

　　Cooke解释说：“我们发现，病毒载体在重编程中扮演了一个角色。先天免疫信号的激活，可引起某些表观遗传改变，这些改变对于体细胞转化成iPSCs是不可或缺的。”

　　先天免疫信号已知可刺激ROS的产生，从而参与细胞防御。Cooke说，该研究小组正在开发方法来操纵ROS的先天免疫信号，以使iPSCs的生产最大化，并更好的指导它们的分化。

　　更好地了解体细胞重编程为多能性细胞的机制，是理解和治疗疾病的关键。例如，我们可以可以采集老年痴呆症患者的皮肤细胞，将它们复原成iPSCs，然后将它们分化成神经元，这样科学家就可以研究他们的大脑细胞。因此，iPSCs对于理解不同的疾病过程是有用的，也可以用于开发再生疗法。

　　近期，相继有几项细胞重编程研究，例如，1月13日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们开发出了一种新方法，通过“挤压”细胞可将它们转变为干细胞。这种方法为大规模生成医用干细胞铺平了道路（Nature子刊：新方法让细胞重编程变得简单）。1月20日，Duke-NUS医学院、Bristol大学、Monash大学和RIKEN的研究团队开发了一个革命性的计算工具，能够准确预测将一种人类细胞转变为另一种类型所需的细胞因子。这项研究发表在Nature Genetics杂志上，对细胞重编程和再生医学的进一步发展有重要意义（细胞重编程迎来革命性生物信息学工具）。而在2月份，来自中国科学院动物研究所，东北农业大学生命科学学院的周琪，李鑫和王加强三位学者发表了题为“体细胞重编程研究进展”的综述，分别介绍了重编程的各种方法, 探讨重编程的效率及机制（周琪最新综述—体细胞重编程研究必看）。