干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能,可为再生医学的替代疗法提供充足的细胞来源。2006年以来,日美科学家利用病毒载体转染不同转录因子(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc等),成功将体细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSC)。iPSC具有和胚胎干细胞类似的功能,却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍,因此在医疗领域的应用前景非常广阔。然而iPSC的诱导机制有待探明,效率也有待进一步提高。
2013年4月5日,《the Journal of Biological Chemistry》发表了同济大学和中科院上海药物所/国家新药筛选中心关于提高iPS诱导效率的最新研究结果。博士研究生徐雍羽, 魏小元等在优化病毒因子组合的过程中,发现去除了c-Myc以后的三因子(Oct4, Sox2, Klf4)诱导iPSC效率更高,且获得的iPSC质量也更高。这与传统观点不一致,传统观点认为四因子效率比三因子更高,其原因是c-Myc可以增加体细胞的增殖,减少老化,有利于重编程。我们仔细分析了体细胞增殖和iPSC产生时间进程,在排除了起始细胞密度等干扰因素后,发现体细胞增殖速度和iPSC产生效率程反比关系,即体细胞增殖减缓有利于iPSC产生。利用小分子化合物在重编程早期短暂地抑制体细胞增殖也有利于iPSC的诱导。这一现象的精确机制尚有待探讨,但是我们认为表观遗传改变要积累到一定程度才能顺利推动重编程,如果体细胞一直维持高速增殖,这些必需的变化有可能被稀释。因此在重编程早期抑制体细胞增殖可能有利于这些必要变化的积累,从而推进了iPSC的生成。
本研究工作是在谢欣研究员和张儒副教授共同指导下完成。谢欣研究员是中科院上海药物研究所课题组长,国家新药筛选中心副主任,同济大学生命科学与技术学院兼职教授,博士生导师。主要从事基于GPCR的新药发现及机制研究,以及小分子化合物调控干细胞命运的研究。研究组在近期报道老药LiCl及高渗透压条件均可极大提高iPSC的诱导效率 (Cell Research, 2011, 21(10):1424-35; Cell Research, 2013, 23(1):131-41)。本研究工作得到中科院干细胞先导专项,科技部重大科学研究计划及上海市科委的支持。
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