体细胞逆转为干细胞的过程,犹如公路上行驶的汽车,体细胞经历“红灯”到“黄灯”,此时科研人员需要控制特定的“开关”,“黄灯”才会转变为“绿灯”,成为真正的干细胞。中国科学院广州生物医药与健康研究院西班牙裔研究员米格尔·埃斯特班(Miguel A. Esteban )实验组的科研人员如是生动地阐述细胞命运变化的过程。
10月10日,国际学术期刊《细胞-干细胞》(Cell Stem Cell)在线发表了米格尔实验组的最新成果:Transcriptional Pause Release Is a Rate-Limiting Step in Somatic Cell Reprogramming。该实验组研究发现体细胞逆转为干细胞的“开关”,即细胞里的RNA聚合酶 II ,其在干细胞特异性基因的表达上处于“暂停”的状态,导致逆转效率很低。科研人员可以在体细胞重编程调控RNA聚合酶II的活性,提高其逆转效率。
2006年日本科学家发现了诱导多能干细胞技术,揭示了成熟的体细胞可以被逆转为具有各种发育潜能的干细胞。由于在细胞治疗和器官移植方面具有巨大的应用潜能,并且克服了胚胎干细胞带来的伦理问题,该技术获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖,也受到人们的广泛关注。以前大量研究发现,在重编程过程中,外源导入的干细胞特异性的基因会在体细胞内引起广泛的染色质重塑,引起整个体细胞表观组的重编程,进一步影响RNA 聚合酶II 在不同基因上的转录模式,最终导致体细胞特异性基因的沉默和多能性网络的激活。但是,RNA 聚合酶II在重编程过程中如何被调控并未被阐述清楚。米格尔实验组通过比较体细胞、重编程过程中的细胞、干细胞这三种细胞中RNA聚合酶 II的分布,试图研究基因表达模式在重编程过程中的变化。
米格尔实验组的研究发现,在体细胞发生逆转过程中,RNA聚合酶 II在多能性基因上处于“暂停”的状态,导致逆转效率很低。实验组通过分子水平上调节磷酸化RNA聚合酶 II的激酶的活性,促进“暂停”到“延伸”状态的转变,能显著提高体细胞重编程的效率。这一研究揭示了体细胞重编程的一种全新的机制,有助于人们更好地理解细胞命运如何发生变化,同时也推进了诱导多能干细胞在治疗重大疾病如帕金森、心血管疾病等方面的应用研究。
该研究成果由米格尔实验组与深圳华大基因研究院、香港中文大学、香港大学、德国汉诺威大学、英国伯明翰大学等多个单位合作共同完成。该研究得到了中国科学院、国家科技部、国家自然科学基金委和广州市的经费支持。
图:RNA聚合酶II转录延伸是体细胞重编程的限速步骤。
多能干细胞(Pluripotentstemcells,PSCs)因在体外具无限增殖和分化为不同类型细胞的潜能,在再生医学领域中颇具应用前景,也成为目前临床上最具潜能的成药细胞。PSCs制备过程中的标准......
近日,美国国家卫生研究院下属国家眼科研究所的研究团队利用患者干细胞和3D生物打印技术制造出了可支持视网膜感光的眼组织。这一技术为研究老年性黄斑变性等退行性眼病的发病机制提供了模型,将促进人们对致盲疾病......
根据疾病控制和预防中心的数据,先天性心脏缺陷是最常见的婴幼儿出生缺陷疾病。近年来,研究人员已经开始尝试使用人工材料修复患者的心脏。然而,普通的人工材料无法伴随患者成长,需要重复手术。现在,研究人员正在......
美国国家卫生研究院下属国家眼科研究所(NEI)研究人员使用患者干细胞和3D生物打印技术,打印出一种支持视网膜感光的光感受器的眼组织——外层血—视网膜屏障的细胞组合。这一成果为研究老年性黄斑变性(AMD......
人体多种重要生理功能均由肝脏执行,肝脏已被广泛研究。但由于缺乏对人类肝脏发育的了解,相关疾病治疗进展受到阻碍。近日,发表在《NatureCellBiology》上的一项题为“Single-cellat......
11月30日,肝脏病领域期刊Journalof Hepatology(《欧洲肝脏研究学会会刊》)在线发表武汉大学生命科学学院教授黄赞与基础医学院研究员张鹏课题组最新研究成果,表明丙酰辅酶A(......
11月22日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)曾艺研究团队以ActivationofWnt/β-cateninsignalingbyZeb1inendothelialp......
科技日报北京10月27日电(实习记者张佳欣)27日发表在《干细胞报告》杂志上的一项研究表明,干细胞衍生的甲状旁腺类器官(PTO)可能为未来的生理学研究和药物筛选铺平道路。此次研究证明,甲状旁腺含有能形......
原文地址:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/10/488139.shtm科技日报北京10月23日电(记者张梦然)创建自动化结构或机器的过程至今仍是自上而下......
英国《自然》发表的一项神经科学研究发现,人类干细胞来源的类脑组织能与新生大鼠的大脑整合,还会影响其行为。研究结果或能提高人们构建人类神经精神疾病实际模型的能力。人类干细胞培养的大脑类器官是一种很有潜力......