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    Cell Reports:人工合成Oct4更加有效地維持干細胞和重編程體細胞

    來源:生物谷 2012-02-22 09:17:37 瀏覽次數:3,183次

    科學家通過放大一種必需的蛋白質Oct4產生的效應而發現一種更加有效地產生和維持干細胞的方法。

    來自丹麥、蘇格蘭和美國的研究人員創建出一種蛋白Oct4的人工合成版本,當用它們操縱諸如皮膚細胞之類的成體細胞(adult cell)時,這些細胞隨后能夠逆轉為一種更早的類似胚胎的狀態。這些發生逆轉的細胞有潛力變成體內任何細胞。這些研究結果發表在Cell Reports期刊上。

    就像將成體細胞能夠逆轉到這種狀態---已知為誘導性多功能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)---一樣,這種蛋白在維持純的胚胎干細胞中也發揮著關鍵性作用。如果這種蛋白Oct4不存在時,胚胎干細胞將開始分化為特定細胞。

    為了重編程成體細胞為有干細胞性質的細胞,科學家需要將病毒加入到細胞培養物中觸發大量Oct4產生。

    Oct4也在調節干細胞基因中發揮著主要作用。然而,盡管需要大量Oct4,但是它過量產生能夠破壞干細胞性質。

    科學家能夠通過產生一種人工合成的Oct4蛋白版本來放大這種蛋白以自然形式存在時所發揮的效應,從而解決了這種問題。

    人工合成的Oct4蛋白版本在開啟指導細胞如何成為干細胞的基因中更加有效率,因而細胞不需要太多的Oct4來進行重編程成體細胞或者維持干細胞狀態,因而消除過多Oct4太多導致的問題。

    事實上,人工合成Oct4在干細胞通常不能生長的條件下能夠支持它們生長。這些發現也能夠有助于科學家在實驗室中發現產生干細胞的新方法。

    這項研究顯示Oct4主要負責開啟指導細胞如何成為干細胞的基因,而不是開閉促進干細胞分化的基因。

    該論文通訊作者Joshua Brickman教授說,我們的發現是找到更加有效地產生和維持干細胞的方法的一個重要的步驟。

    他說,胚胎干細胞的特征在于它們能夠讓自己永久生存,同時能夠分化為體內所有細胞類型。但是為了能夠在醫學上使用它們,我們需要能夠將它們維持在純狀態,直到它們需要發生分化。當我們想要將干細胞變成一種特定細胞時,如產生胰島素的β細胞或者大腦中的神經細胞,我們需要這種過程準確地和有效地發生。如果我們不能理解如何維持干細胞,那么這是不可能實現的。為了更加有效地維持胚胎干細胞在純狀態,人工合成Oct4也更加有效地重編程成體細胞為所謂的誘導性多功能干細胞,其中誘導性多功能干細胞擁有很多與胚胎干細胞相同的特征,但是能夠從病人中獲得從而有助于研究退化性疾病以及最終治療它們。

    Oct4是一種轉錄因子,即一種結合到特異性DNA序列的蛋白,因而能夠控制遺傳信息從DNA流向mRNA。這種人工合成Oct4是通過使用重組DNA技術構建的,利用該技術修飾一種基因產生新的和更加有活性的蛋白。這種修飾的基因要么導入到干細胞中,要么用來重編程成體皮膚細胞。

    如果科學家能夠利用這種重編程成體細胞為干細胞程序,它將改善直接從病人中產生干細胞的能力。這些干細胞接著能夠潛在性地用于個人化研究和開發治療諸如I糖尿病和神經退化性疾病之類的疾病的個人化療法。

    這項研究使用小鼠胚胎干細胞、青蛙早期胚胎祖細胞與來自小鼠和人的誘導性多功能干細胞作為研究對象。它得到德國諾和諾德基金會(Novo Nordisk Foundation)、英國醫學研究委員會(Medical Reseach Council)和英國生物技術與生物科學研究委員會(Biotechnology and Biological Sciences Research Council)的資金資助。

    (文章來源:生物谷)

     

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