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生物通 iPS

日期: 2010/8/18 浏览: 101 来源: 学海网收集整理 作者: 佚名

【 生物通 iPS 篇 】

日本确定4个iPS细胞研究机构

时间:2008年03月04日来源:新华网

摘要: 日本文部科学省日前宣布,选定京都大学、庆应大学、东京大学和理化研究所作为诱导多功能干细胞(iPS细胞)的研究机构,以加快相关研究。

日本文部科学省日前宣布,选定京都大学、庆应大学、东京大学和理化研究所作为诱导多功能干细胞(iPS细胞)的研究机构,以加快相关研究。

综合当地媒体报道,这四家机构的分工如下:京都大学将以培育出iPS细胞的山中伸弥教授为核心,建立从基础研究到临床应用等课题

的综合性研究体制;东京大学将主要致力于使iPS细胞分化成血管、骨骼、心肌等多种细胞和组织的研究;庆应大学将以治疗脊髓损伤等中枢神经系统疾病为重点,推进再生医疗研究;理化研究所将以高效的培养技术等基础研究为中心,致力于开发视网膜细胞移植等临床应用技术。

文部科学省还表示,由这四家机构组成的"iPS细胞研究网络"将于今年4月份设立。

此前,日本京都大学"iPS细胞(又称诱导多功能干细胞)研究中心"于1月22日成立,由iPS细胞的培养者、京都大学教授山中伸弥领导的这个中心,将针对iPS细胞开展从基础研究到临床应用等大量工作。

"iPS细胞研究中心"下辖多个研究小组,其中包括由山中伸弥等从日本国内外选拔的科研及技术人员组成的几个专职小组,另有几个由京都大学研究人员组成的兼职小组。山中伸弥将领导一些小组首先研究如何诱导iPS细胞分化成各种其他细胞和组织,并论证这些细胞、组织对人体是否安全。

此外,曾用患者腿部细胞恢复其心肌功能的大阪大学教授泽芳树将与上述中心合作研究iPS细胞。泽芳树于2007年用一名56岁的扩张型心肌病患者的腿部细胞培养成一种细胞薄膜,使这名患者收缩乏力的心脏恢复功能,但这种薄膜无法分化成心肌。泽芳树认为,改用iPS细胞有望培养出高质量的心肌细胞。

山中伸弥领导的研究小组在去年11月20日报告说,这个小组向人皮肤细胞中植入了4个经过重新编码的基因,使皮肤细胞具备类似胚胎干细胞的功能,这就是iPS细胞。同日,美国威斯康星大学的研究小组也通报了基本相同的研究成果。这种iPS细胞合成技术被权威科学杂志《自然》和《科学》分别评为2007年第一和第二大科学进展。

科学家破解iPS易癌变难题

时间:2009年02月04日来源:新华网

摘要: 新华网东京2月1日电(记者钱铮)日本的一个研究小组在1日出版的日本再生医疗学会刊物上报告说,他们利用牛胶原蛋白解决了实验鼠的胚胎干细胞在分化过程中容易癌变的问题。

新华网东京2月1日电(记者钱铮)日本的一个研究小组在1日出版的日本再生医疗学会刊物上报告说,他们利用牛胶原蛋白解决了实验鼠的胚胎干细胞在分化过程中容易癌变的问题。

胚胎干细胞和诱导多功能干细胞在分化过程中容易形成畸胎瘤,因此若用这两种干细胞分化成特定的组织或器官用于移植,就必须开发出确保干细胞不癌变的技术。

报告指出,在将胚胎干细胞培育成立体脏器的过程中要使用牛胶原蛋白,研究小组利用这种胶原蛋白制成拥有无数小孔且类似海绵的人造材料。研究人员用这种人造材料使实验鼠的胚胎干细胞增殖,再把49个经过如此增殖处理的人造材料植入实验鼠的肾脏。

约3个月后研究人员发现,这些植入实验鼠体内的胚胎干细胞只有2例发生癌变,而对照组的15只实验鼠只移植了胚胎干细胞,结果100%发生癌变。利用分化成神经细胞的胚胎干细胞进行的实验同样显示,使用上述人造材料后,胚胎干细胞完全没有癌变,而未使用这种材料的癌变几率超过60%。

研究人员指出,这项研究证实能发挥作用的是Ⅰ型牛胶原蛋白,但目前还不清楚上述干细胞癌变得到抑制的具体机制,这将是专家下一步重点研究的课题。

日本在世界上首次使用人类iPS细胞制成血小板

时间:2009年02月06日来源:新华网

摘要:

日本东京大学干细胞生物学教授中内启光最近成功用人类诱导多功能干细胞(iPS细胞)培养出血小板,这在世界范围内尚属首次。

据共同社3日报道,中内启光等研究人员采用与日本最早培育出iPS细胞的京都大学教授山中伸弥同样的方法,向人类皮肤细胞植入基因,制成iPS细胞。在培养iPS细胞的时候,研究人员添加人类骨髓细胞以及催进细胞增殖的蛋白质等物质,结果iPS细胞分化成了血小板的前身巨核细胞,之后,巨核细胞进一步分化成血小板。

血小板是哺乳动物血液的重要成分之一,具备收缩血管,形成止血栓,帮助止血等功能。手术中使用的血小板现在主要通过献血采集,但这种情况下血小板只能保存几天,十分不便。

据报道,虽然用iPS细胞培养血小板的效率现在还很低,但是生成的血小板的大小、形状和功能都不存在问题。研究小组计划先确认这种血小板的安全性,然后在5年内开始临床试验。

研究人员说,这项研究成果也表明,从技术上来说,用iPS细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的。

日本专家用老鼠iPS细胞成功培育出角膜上皮细胞

时间:2009年03月05日来源:新华网

摘要:

日本科学家成功用实验鼠的诱导多功能干细胞(iPS细胞)培育出了鼠角膜上皮细胞,这项成果将有助于解决为患者移植他人角膜后出现的排异反应问题。

据日本《读卖新闻》报道,日本庆应大学教授坪田一男等研究人员向实验鼠的iPS细胞内添加特殊的蛋白质等物质并加以培养,从而使iPS细胞分化成另一种细胞。

分化出的这些细胞有能力进一步分化成实验鼠多个部位的上皮细胞。研究人员从这些细胞中找出了能演变成鼠角膜的细胞并成功使其增殖,这种细胞还被专家确认能够移植给其原先所属的实验鼠。

报道说,日本国内目前约有2万名等待角膜移植的患者,但是如果植入他人的角膜,有可能诱发排异反应。因此,专家期待用患者自己的细胞培育iPS细胞,再使其分化成适于自身移植的角膜细胞。

2007年11月,美国和日本的两个研究小组分别宣布,通过向人皮肤细胞中植入几个经过重新编码的基因,其研究人员使皮肤细胞具备了类似胚胎干细胞的功能,这就是iPS细胞。由于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iPS细胞在医疗领域的应用前景很广阔。 (责任编辑:徐晶慧)

日本研究人员用iPS细胞治愈实验鼠髓鞘缺陷

时间:2008年11月04日来源:科学网

摘要:

作者:钱铮

日本《每日新闻》11月2日报道说,日本研究人员最近利用诱导多功能干细胞(iPS细胞)成功治愈实验鼠的髓鞘缺陷。

髓鞘是包裹在神经细胞轴突外的一层膜。髓鞘缺陷是一种很难医治的神经疾病,这种疾病的患者先天难以形成髓鞘细胞,导致大脑指令不能顺畅传达,引起震颤和行走困难等症状。

据报道,日本庆应大学研究人员向健康实验鼠的体细胞植入4个基因,培育出iPS细胞。他们然后使iPS细胞分化生成神经干细胞,并将其移植入患髓鞘缺陷的实验鼠脊髓内。

8周以后,研究人员确认患病实验鼠脊髓的神经细胞长出了髓鞘。另外,研究人员还给因为脊髓损伤而不能行走的实验鼠移植了iPS细胞分化生成的神经干细胞,结果实验鼠行走能力得以恢复。

iPS细胞、胚胎干细胞和成体干细胞能分化成多种器官和组织细胞,因而被称为"万能细胞"。不少研究人员认为,iPS细胞不涉及伦理问题,在再生医疗领域具有更广阔的应用前景。

日本京都大学设立iPS细胞研究中心

时间:2008年01月24日来源:新华网

摘要: 日本京都大学"iPS细胞(又称诱导多功能干细胞)研究中心"22日成立,由iPS细胞的培养者、京都大学教授山中伸弥领导的这个中心,将针对iPS细胞开展从基础研究到临床应用等大量工作。

日本京都大学"iPS细胞(又称诱导多功能干细胞)研究中心"22日成立,由iPS细胞的培养者、京都大学教授山中伸弥领导的这个中心,将针对iPS细胞开展从基础研究到临床应用等大量工作。

"iPS细胞研究中心"下辖多个研究小组,其中包括由山中伸弥等从日本国内外选拔的科研及技术人员组成的几个专职小组,另有几个由京都大学研究人员组成的兼职小组。山中伸弥将领导一些小组首先研究如何诱导iPS细胞分化成各种其他细胞和组织,并论证这些细胞、组织对人体是否安全。

此外,曾用患者腿部细胞恢复其心肌功能的大阪大学教授泽芳树将与上述中心合作研究iPS细胞。泽芳树于2007年用一名56岁的扩张型心肌病患者的腿部细胞培养成一种细胞薄膜,使这名患者收缩乏力的心脏恢复功能,但这种薄膜无法分化成心肌。泽芳树认为,改用iPS细胞有望培养出高质量的心肌细胞。

山中伸弥领导的研究小组在去年11月20日报告说,这个小组向人皮肤细胞中植入了4个经过重新编码的基因,使皮肤细胞具备类似胚胎干细胞的功能,这就是iPS细胞。同日,美国威斯康星大学的研究小组也通报了基本相同的研究成果。这种iPS细胞合成技术被权威科学杂志《自然》和《科学》分别评为2007年第一和第二大科学进展。

iPS之父将与海外加强合作研究

时间:2008年12月04日来源:第一食品网

摘要:

开发出人工多功能干细胞"(iPS细胞、俗称万能细胞)的日本京都大学教授山中伸弥,1日在记者会上表示正在与美国哈佛大学、加拿大多伦多大学等海外研究机构进行磋商,探讨合作促进万能细胞的实用化以及共同研究事宜。万能细胞被认为是再生医学的关键。

为了有利于临床应用,近期将展开专家层面的意见交换。中山强调"也许竞争容易受到瞩目,但我们最大的目标是帮助患者","不管国内国外,共同推进合作,如果能提前有成果来,希望能相互公开尚未公布的数据"。

自去年11月人类的iPS细胞成功问世以来,已经过去了一年多。山中教授在记者会上还讲述了受到患者父母激励而感动的亲身经历。山中表示,今后的任务是"制作更为安全的iPS细胞和努力获得专利"。

Nature:iPS技术取得突破性进展

时间:2008年7月10日来源:Nature

摘要:

新的IPS细胞制备技术具有不可比拟的优势。这种新技术可以减少基因重组操作过程中现难以预料的变量,简化操作机制,并取代致癌病毒的使用。最重要的是能一次获得数百万遗传背景相同的IPS细胞。

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Science:ips又有新突破

时间:2008年08月04日来源:Science

摘要: 科学家们不仅可将健康细胞改造成ips,也能将病变细胞改造成ips。据最新研究报道,科学家们称,使用病人自身的细胞可用于新的疾病研究。昨天,来自哈佛大学和哥伦比亚大学的科学家们宣布,他们已经掌握使用成体皮肤细胞制造运动神经元(一种神经细胞,主要的功能是控制肌肉运动)的技术。哈佛大学和哥伦比亚大学的科学家们首次在临床上将一82岁的肌肉缩性(脊髓)侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,简称ALS)女性患者的皮肤细胞通过干细胞操作技术生成诱导多能性干细胞(ips)。哈佛大学生物学家Kevin Eggan在学术会议上报告说,采用肌肉缩性(脊髓)侧索硬化症患者自己的成体细胞制备诱导多能性干细胞可为ALS的治疗提供更多的指导。

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掌握iPS核心技术 北科生物受到广泛关注

时间:2008年08月08日来源:新华美通

摘要: 在刚刚结束的2008中国(泰州)干细胞技术高峰论坛上,iPS 技术再一次成为热点。北科生物 ( http://www.stemcells.com.cn/) 团队已掌握并就 iPS 核心技术申请了国际专利,受到广泛的关注和支持。

干细胞技术,又称为再生医疗技术,是指通过对干细胞进行分离、体外培养、定向诱导等过程,在体外培育出全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官,并最终通过细胞、组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗。干细胞通常分为三类,即全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。其中,全能干细胞主要是指胚胎干细胞。如果与克隆技术相结合,胚胎干细胞便可分化成为遗传特征与病人完全吻合的细胞、组织或器官,使以往器官移植中经常遇到的排异反应问题得到了彻底解决。采用上述技术还可以将血细胞、脑细胞、骨骼和内脏进行移植更换,使白血病、帕金森氏症、心脏病等顽疾也有望得到有效治疗甚至治愈。然而一直以来,要想获得人类胚胎干细胞,就必须破坏人类胚胎,这一点颇受非议。科学界一直希望找到一种方法,以期能够在不破坏胚胎的前提下提取干细胞或者找到胚胎干细胞的替代品。iPS 技术的突破,为找寻胚胎干细胞的替代品指明了方向,并使其逐渐成为干细胞技术的研究热点。iPS 细胞 (induced pluripotent stem cells),被称为诱导多能性干细胞,是通过往体细胞中转入若干基因,使体细胞逆向回到胚胎干细胞样状态。iPS 细胞除了来源外,其他特征和胚胎干细胞完全一致,具有多向分化潜能,理论上可以分化成成体生物的所有细胞类型。

2005年初,北科生物 ( http://www.stemcells.com.cn/ ) 胡继繁博士领导的研究团队成功地掌握了细胞体外再编程技术,并率先发明了通过使用胚胎干细胞因子 Oct4、Sox2 和 Nanog 来将正常的人体细胞转化为多能干细胞的方法。该方法证实了以皮肤成纤维细胞为来源的诱导多能性干细胞与胚胎干细胞具有相同的分化多能性,可分化成多种类型的细胞,如神经前体细胞、神经元、心肌细胞、骨骼肌细胞,脂肪细胞和胰岛素分泌型胰岛细胞。2005年10月14日,胡继繁博士以上述技术为基础在美国申请了名为 "Methods for rejuvenating cells in vitro and in vivo" (#60/726,915) 的专利。

2007年11月20日,《细胞》和《科学》杂志分别发表了日本和美国研究人员各自独立完成的两项研究专著。实验中,研究人员利用人体皮肤细胞诱导分化出胚胎干细胞样细胞。诱导多能性干细胞 (iPS) 这一概念也首次在公众面前亮相并得到学术界的公认,它不仅被国际生命科学界誉为具有里程碑意义的创新之举,而且多数人认为这一发现极有可能在若干年后问鼎诺贝尔奖。美国加州奥克兰市遗传学与社会学中心的政策分析家 Jesse Reynolds 说:"这一重大突破将在干细胞研究的技术及政策领域引发一场大地震。"

iPS 技术的突破在理论上首次证实了已分化成熟的人体细胞同样可以通过再编程而转化为胚胎干细胞样细胞;同时在应用上成功地避开了长期以来争论不休的伦理问题,突破了核移植技术缺乏卵母细胞的窘境,并为获得具备患者自身遗传背景的胚胎干细胞增加了一个新途径。iPS 技术所提供的新思路、新技术和新方法具有重大理论意义和实用价值,并将成为今后获得具备患者自身遗传信息的胚胎干细胞的重要途径之一。它将为干细胞和再生医学的应用提供治疗用的种子细胞;同时,也是研究发育生物学、疾病发生发展机制、分析基因与蛋白质功能等十分重要的实用模型。利用 iPS,使得不用胚胎或卵母细胞就可制备用于疾病研究或治疗的胚胎干细胞成为可能,从而为干细胞和再生医学的研究与应用开辟了一个全新的领域,并将极大地推动该领域和相关科学领域的发展。

自从《细胞》和《科学》杂志分别发表了日本和美国研究人员的研究成果以来,关于 iPS 细胞的研究进展不断:美国怀特黑德生物医学研究所的科学家在2007年12月7日出版的美国《科学》杂志上报告说,他们利用由皮肤细胞改造而来的干细胞治疗老鼠镰刀状细胞贫血症获得进展。这是科学界利用 iPS 细胞进行医疗研究的首次尝试。2007年12月23日,美国哈佛大学研究小组在英国《自然》杂志上报告说,他们直接从志愿者身上提取皮肤细胞,并成功将其改造成了 iPS 细胞。而此前美日两个研究小组都是利用经实验室培养的专用人体皮肤细胞来进行研究的。2007年12月26日,日本庆应大学和京都大学的科研人员合作进行了利用由 iPS 细胞分化而来的神经前体细胞治疗脊髓损伤的研究。实验鼠由于脊髓损伤,后腿麻痹。在损伤发生后的第9天,研究人员给实验鼠移植了由 iPS 细胞分化而来的神经前体细胞。实验结果为小鼠后腿功能得到恢复,可以支撑身体重量。研究显示,植入实验鼠体内的神经前体细胞不仅进一步分化成神经细胞,还促进了移植部位的神经再生。科学家们还计划从2008年起对猴子进行实验,其最终目标是将类似疗法用于人类。

iPS 技术无疑被确认为再生医学领域的主要方向,同时美国、日本已明确将这一方向列为国家重点发展项目。日本宣称,"将在今后5年建立200个 iPS 细胞系,其中50个精选的细胞系可以覆盖90%日本人的配型"。美国已在讨论建立 iPS 干细胞库,并针对"神经退行性疾病、代谢类疾病、心脏病、糖尿病"。目前,日本在 iPS 研究方面走在世界前列。为了加速相关研究,尽早实现临床应用,使日本在此项研究上保持领先地位,日本政府确立了相关方针政策。2007年文部科学省用于 iPS 研究的资金投入仅为2.7亿日元。而2008年,该项投入大幅增加到了22亿日元,文部科学省还承诺在今后的5年将继续再投入100亿日元。制订利用 iPS 细胞来实现再生医学的基本安全准则,支持经济产业省的针对相关制药技术和 iPS 细胞制作技术的研究。在各项政策和资金的保障下,日本的 iPS 细胞研究已经初具规模。

中国连续多年将干细胞研究列入"863"、"973"、国家自然基金重点项目,并投入大量资金资助。国务院2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)》中,干细胞作为五项生物技术之一成为未来15年我国前沿技术的重点研究领域,与此同时,各地方政府也将干细胞研究作为科技发展重点,积极支持,干细胞项目已经被列入深圳市科学技术发展"十一五"规划。越来越多的专家建议尽快启动 iPS 项目,并在项目实施过程中注意加强基础研究与临床应用的结合。

由于北科生物团队抢在日本研究小组之前在全球率先掌握 iPS 核心技术并及时申请了国际专利,北科生物的干细胞研究和应用项目受到了中国国内政府部门的强烈关注和大力支持。江苏省政府和深圳市政府对北科生物建立以 iPS 技术为支撑的、有相关科研院所、医疗机构为支持的研发平台的建设给予了高度的重视,将大力支持北科生物3年时间内在中国主导开发 iPS 技术,成为国家级的干细胞研究与应用中心。

Cell:麻省理工突破ips致瘤障碍

时间:2008年08月08日来源:Cell

摘要: 科学家发现一种名为Wnt的药物样分子可取代癌症基因cMyc,cMyc是改造成体细胞的四个基因中的一个(动物实验表明cMyc具有致癌作用)。研究者希望用Wnt取代cMyc基因诱导的ips细胞能在临床应用,治疗帕金森症和糖尿病。

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Cell:哈佛新建20个IPS细胞系,筹备建IPS库

时间:2008年08月11日来源:Cell

摘要: 哈佛新建20个IPS细胞系,开始构建疾病IPS细胞库。疾病细胞系将有助研究多种疾病。科学家们在实验室里将多种疾病细胞改造成干细胞样细胞(IPS细胞)。哈佛大学的科学家们承诺将免费向全世界的科学家提供疾病IPS细胞系资源。

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《自然》《科学》《细胞》解析iPS新进展

时间:2008年08月11日来源:生物通

摘要: 自从iPS文章被发表以来,全世界最顶尖的几个干细胞实验室陆续投入iPS的研究热潮中。本期生物通为您解析近期iPS的最新进展。

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日本京都大学获世界首个iPS细胞相关专利

时间:2008年09月17日来源:新华网

摘要:

日本京都大学日前宣布,该校教授山中伸弥开发的诱导多功能干细胞(iPS细胞)培养方法已被日本特许厅(相当于专利局)授予专利,成为世界首个获得批准的iPS细胞相关专利。

综合当地媒体13日报道,本次获批的专利内容是"将4种基因植入普通体细胞,可使体细胞转变成拥有分化为各种组织细胞能力的iPS细胞",专利有效期到2026年12月。京都大学希望通过在日本国内获得专利,造成既定事实,从而在与欧美研究人员的竞争中抢得先机。

报道说,京都大学今年6月成立了知识产权管理公司,这家公司今后将向各大制药企业和研究机构推广iPS细胞培养的相关技术和经验。

不过本次获批的专利涉及的技术是2006年开发出来的,山中伸弥教授当时只是将实验鼠的皮肤细胞培养成iPS细胞。他和美国研究人员随后分别于2007年宣布获得了人类iPS细胞。

日本专家评论说,虽然这是世界首个iPS细胞相关专利,但鉴于人类iPS细胞和实验鼠iPS细胞的培养方法差别显著,在再生医疗领域备受期待的人类iPS细胞专利能否获得批准,前景尚不明朗。

日本将强化支持iPS细胞相关专利申请

时间:2009年01月14日来源:新华网

摘要:

日本文部科学省将从今年4月开始,采取措施加大对日本研究机构申请iPS细胞(诱导多功能干细胞)相关专利的支持,以期在今后的医疗应用阶段确保国家利益。

据日本《读卖新闻》1月11日报道,除了最早培养出iPS细胞的京都大学之外,其他一切涉足iPS细胞研究的大学和科研机构都是文部科学省政策支持的对象。文部科学省将采取的支持政策包括:聘用精通欧美各国专利制度的学界、财界专家,对日本国内的相关研究提出建议;对国外iPS细胞技术的发展动态展开调查等。

iPS细胞与胚胎干细胞功能十分相似,可分化为人体多种组织细胞,但是它避开了胚胎干细胞研究中的伦理问题,应用前景广阔,目前相关研究正竞相开展。文部科学省之所以加大支持专利申请力度,就是为了避免在医疗应用阶段向国外企业支付专利费,抬高医疗费用,损害国家利益。

成功实现iPS试管重现病变创举

时间:2009年01月05日来源:中国新闻网

摘要:

美国威斯康辛大学教授詹姆斯·汤姆森的科研小组日前成功地在试管内利用万能细胞再现了疾病过程。该小组用重症神经疾病患者的皮肤细胞培养出人工多功能干细胞(iPS细胞),将这些iPS细胞培育为神经细胞后,在试管内成功再现了神经细胞因疾病死亡的过程。

这是世界首例使用患者iPS细胞重现病症的成功尝试。科研小组在英国科学杂志《自然》上发表了该成果,预计今后可广泛应用于探明病因、研发新药等领域。

科研小组表示"随着时间推移成功观测到了神经细胞出现的异常变化。在患者体内难以观测的病变可以在试管内清晰再现了"。

日本iPS细胞专家、国立成育医疗中心研究所室长阿久津英宪表示,该成果对iPS细胞在治疗疾病、药物研发领域中的现实应用迈进了一大步。曾有专家担心"重现病症会很难",而该成果体现了研究的飞速发展。用iPS细胞可无限度繁殖病变细胞用于研究,此意义实属非凡。

Stem Cell:iPS技术里程碑

时间:2009年01月09日来源:Stem Cell

摘要: 生物通报道,波士顿大学医学院内科学胃肠病分部,麻省总医院癌症研究中心与再生医学研究中心哈佛大学医学院遗传学系等处的研究人员开发了一种新的iPS技术,在原有的iPS技术方面做出了较大的改进取得新突破。相关成果公布在Stem Cell上。

生物通报道,波士顿大学医学院内科学胃肠病分部,麻省总医院癌症研究中心与再生医学研究中心哈佛大学医学院遗传学系等处的研究人员开发了一种新的iPS技术,在原有的iPS技术方面做出了较大的改进取得新突破。相关成果公布在Stem Cell上。

传统的iPS技术需要多个病毒载体转染4个转录因子来完成细胞基因组程序重组工作,而波士顿大学医学院等处的研究小组开发出一个只用单个病毒载体同时导入4个转录因子,大大节省了实验步骤,研究者认为这一新方法有利于提高iPS的转化率,并能加快该技术在临床上的转化周期。

传统的iPS技术分别使用4个病毒载体携带4个转录因子(Oct4,Klf4,Sox2和cMyc),4个病毒载体的转化效率制约着iPS的转化效率。尤其是,使用多个病毒载体更易将病毒基因组整合到细胞基因组中,这也导致致癌性的发生,比如cMyc。

这个由六个研究机构组成的研究团队做出了一个里程碑式的改进,这一研究团队由波士顿大学助理教授Gustavo Mostoslavsky领导,他们的突破处在于,将4个载体简化成为一个干细胞表达盒(stem cell cassette),这个表达盒包含4个必须的转录基因。这个表达盒被命名为STEMCCA,包含单个多顺反子mRNA(muticistronic mRNA),该mRNA通过一个复合2A肽技术(combination of 2A peptide technology)和内核蛋白体插入位点途径(internal ribosomal entry site)编码4个转录基因。

研究者使用STEMCCA载体能提高iPS的转化效率,现在报道的效率要高出10倍。不仅如此,使用STEMCCA还可提高iPS转化细胞的均一性,保障转化出的iPS细胞具有高度相似的背景。

生物通 小鱼

原文检索:iPS Cell Generation Using a Single Lentiviral Stem Cell Cassette

【Abstract】

Induced Pluripotent Stem (iPS) cells can be generated using retroviral vectors expressing Oct4, Klf4, Sox2 and cMyc. Most prior studies have required multiple retroviral vectors for reprogramming, resulting in high numbers of genomic integrations in iPS cells and limiting their use for therapeutic applications. Here we describe the use of a single lentiviral vector expressing a 'stem cell cassette' comprised of the four transcription factors and a combination of 2A peptide and IRES technology, generating iPS cells from postnatal fibroblasts. iPS cells generated in this manner display ES celllike morphology, express stem cell markers and exhibit in vivo pluripotency as evidenced by their ability to differentiate in teratoma assays and their robust contribution to mouse chimeras. Combining all factors into a single transcript achieves the most efficient reprogramming system to date, and allows derivation of iPS cells with a single viral integration. The use of a single lentiviral vector for reprogramming represents a powerful laboratory tool and a significant step toward the application of iPS technology for clinical purposes.

日本使用人类iPS细胞成功治疗脊髓受损的白鼠

时间:2009年02月06日来源:人民网

摘要: 日本庆应大学生理学教授冈野荣之4日在该校召开的研讨会上宣布,其研究小组使用可培育成各种组织器官的人类新型万能细胞"iPS细胞",成功地使因脊髓受损导致腿脚麻痹的白鼠恢复至可以行走。

日本庆应大学生理学教授冈野荣之4日在该校召开的研讨会上宣布,其研究小组使用可培育成各种组织器官的人类新型万能细胞"iPS细胞",成功地使因脊髓受损导致腿脚麻痹的白鼠恢复至可以行走。

冈野教授称,这是世界上首例成功确认了人类iPS细胞治疗功效的实验。目前尚无法根治因交通事故或运动导致的脊柱神经受损,而iPS细胞有可能为这方面的患者带来福音。

研究小组采用京都大学教授山中伸弥开发的方法制成iPS细胞后,进一步培养出神经干细胞。在因脊髓受损导致后脚麻痹的白鼠的脊髓受损处植入约50万个干细胞,约一个月后,除部分白鼠因其他原因死亡外,其余29只白鼠均恢复至可以行走或跑动。

实验使用了没有排斥反应的特殊白鼠,并在脊髓受损后治疗效果最佳的第9天植入了细胞。曾有人认为使用iPS细胞治疗可能导致癌症,但本次实验中未发现有白鼠患上癌症。

除癌症问题外,研究小组将通过解剖确认神经组织是否确已再生,并计划于明年春季前开始猴类实验。

冈野教授称:"实验首次证明了人类iPS细胞的功效,很有意义。希望可早日得到临床应用。"

俞君英《Stem Cell》iPS文章

时间:2009年04月08日来源:生物通

摘要: 生物通报道,威斯康辛大学汤姆森实验室,医学实验室,病理学实验室等处的研究者在最近一期的《Stem Cell》上发表iPS研究新进展,文章的第二作者是iPS建立者之一华人科学家俞君英,文章标题为:Hematopoietic and Endothelial Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells。

生物通报道,威斯康辛大学汤姆森实验室,医学实验室,病理学实验室等处的研究者在最近一期的《Stem Cell》上发表iPS研究新进展,文章的第二作者是iPS建立者之一华人科学家俞君英,文章标题为:Hematopoietic and Endothelial Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells。

1997年,俞君英自北京大学生物系毕业后赴美国宾西法尼亚大学攻读生物博士学位,从事胚胎克隆领域的研究。2003年进入汤姆森实验室工作,并转向以人体皮肤细胞改组为干细胞的研究。

本篇文章中,研究人员主要对几种细胞的诱导多能性进行了全面的评价,用OP9分化系统鉴定了造血细胞系和内皮细胞系的iPS细胞的多能性。研究中的iPS分别来源于人类的胚胎成纤维细胞,新生儿的成纤维细胞,成人的成纤维细胞,用这些细胞来源建立了7株iPS细胞系,诱导过程中用POU5F1,SOX2,NANOG,和LIN28几个诱导因子。研究者将这些iPS细胞与5株胚胎干细胞系(hESC,H1,H7,H9,H13和H14)的多能性进行了对比。

研究结果发现,这些iPS细胞与人类胚胎干细胞一样具有相似的多能性,这些iPS细胞经诱导分化可表达造血细胞标记CD34CD43和内皮细胞标记CD31CD43。iPS细胞系与人类胚胎干细胞系的分化多能性很相似。它们都能分化成造血祖细胞和内皮祖细胞。

这些喜人的结果表明,iPS细胞有望用于人类的血液疾病和某些遗传性疾病的治疗。

(生物通 小茜)

生物通推荐原文检索:Hematopoietic and Endothelial Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells

【Abstract】

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) provide an unprecedented opportunity for modeling of human diseases in vitro, as well as for developing novel approaches for regenerative therapy based on immunologically compatible cells. In this study, we employed an OP9 differentiation system to characterize the hematopoietic and endothelial differentiation potential of seven human iPSC lines obtained from human fetal, neonatal, and adult fibroblasts through reprogramming with POU5F1, SOX2, NANOG, and LIN28 and compared it with the differentiation potential of five human embryonic stem cell lines (hESC, H1, H7, H9, H13, and H14). Similar to hESCs, all iPSCs generated CD34+CD43+ hematopoietic progenitors and CD31+CD43- endothelial cells in coculture with OP9. When cultured in semisolid media in the presence of hematopoietic growth factors, iPSCderived primitive blood cells formed all types of hematopoietic colonies, including GEMM colonyforming cells. Human induced pluripotent cells (hiPSCs)derived CD43+ cells could be separated into the following phenotypically defined subsets of primitive hematopoietic cells: CD43+CD235a+CD41a± (erythromegakaryopoietic), lin-CD34+CD43+CD45- (multipotent), and lin-CD34+CD43+CD45+ (myeloidskewed) cells. Although we observed some variations in the efficiency of hematopoietic differentiation between different hiPSCs, the pattern of differentiation was very similar in all seven tested lines obtained through reprogramming of human fetal, neonatal, or adult fibroblasts with three or four genes. Although several issues remain to be resolved before iPSCderived blood cells can be administered to humans for therapeutic purposes, patientspecific iPSCs can already be used for characterization of mechanisms of blood diseases and for identification of molecules that can correct affected genetic networks. STEM CELLS 2009;27:559-567

DNAPrint完成Ellipsis的收购

时间:2005年12月26日来源:生物通

摘要:

生物通报道:DNAPrint Genomics公司近日宣布已经完成了其对Ellipsis Biotherapeutics公司的收购。

Ellipsis将仍然保留自己的名字并将作为一个加拿大分公司。另外,该公司还将保留现有的职员和经营模式。

DNAPrint公司目前尚未透漏这一收购案的金融方面的消息,但是在11月,该公司宣布会兑换650万股用于收购Ellipsis。根据22日早晨的DNAPrint的股价,这一收购案的花费约为130000美元。(生物通记者杨遥)

中科院上海生化所举办iPS项目启动会暨学术研讨会

时间:2008年11月11日来源:生化与细胞所

摘要:

11月4日,诱导多能干细胞(iPS)项目启动会暨学术研讨会在生化与细胞所多功能学术报告厅举行。科技部基础司副司长彭以祺、上海市科委基础处处长施强华、同济大学校长裴钢院士参加开幕式并做重要讲话。开幕式由生化与细胞所常务副所长景乃禾主持。

本次会议既是科技部重大科学研究计划《诱导多能干细胞(iPS)的重编程机制》和上海市重大项目《诱导多能干细胞(iPS)的新方法、分子机制及其应用研究》的项目启动会,也是诱导多能干细胞(iPS)的学术研讨会。参加会议的有北京大学、北京生命科学研究所、中国医学科学院基础医学研究所、军事医学科学院、第二军医大学、南京大学模式动物研究所、上海交通大学医学院、华山医院、中山医院,以及中科院系统的药物所、健康所和生化与细胞所等单位的专家学者40余人。

会议分别由景乃禾、朱剑虹、徐国良和王纲研究员主持,各位参会代表分别汇报了各自课题的进展情况以及今后的工作打算,大家认真听取了各位代表的汇报,就各课题的下一步工作安排进行了充分的讨论,提出了很好的意见和建议。此次会议为顺利完成项目奠定了良好的基础。(生化与细胞所)

北大Cell Stem Cell发iPS里程碑式成果

时间:2008年11月7日来源:Cell

摘要: 生物通报道,北京大学生命科学院邓宏魁教授,丁明孝教授带领的研究小组找到了一种新的iPS技术,可显著提高iPS转化效率,相关成果公布在最新Cell Stem Cell上(11月6日)。

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山中伸弥Science解析无慢病毒载体iPS技术

时间:2008年11月7日来源:Science

摘要: 生物通报道,日本京都大学再生医科学研究所iPS细胞研究中心教授Shinya Yamanaka(山中伸弥)在iPS技术方面又有新革新,他们改进了iPS技术,废除慢病毒载体导入基因的方法,采取新的技术诱导iPS细胞。这一革新式技术成果发表在11月7日Science上。

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iPS生成过程得到极大简化

时间:2008年12月19日来源:科技日报

摘要: 美国怀特海德(Whitehead)生物医学研究所的科学家15日表示,他们成功地将在基因重组过程中所需病毒的数目从4个减少到1个,从而极大地简化了诱导多能干细胞(iPS)的生成。他们相信,通过利用病毒获得的、类似于胚胎干细胞的iPS最终有望用于医治帕金森病和糖尿病等多种疾病。

美国怀特海德(Whitehead)生物医学研究所的科学家15日表示,他们成功地将在基因重组过程中所需病毒的数目从4个减少到1个,从而极大地简化了诱导多能干细胞(iPS)的生成。他们相信,通过利用病毒获得的、类似于胚胎干细胞的iPS最终有望用于医治帕金森病和糖尿病等多种疾病。

早期的研究中,科学家需要用4个独立的病毒才能将基因转移到细胞的DNA中,每个病毒对应1个重组基因,这4个基因分别是Oct4、Sox2、cMyc和Klf4。一旦激活,这些基因将从它们的成年状态分化成类似于胚胎的状态。

然而,利用4个病毒获得的iPS在应用到人体时存在着极大的危险性。因为这些病毒可能会将DNA植入细胞基因组中任何一个地方,有可能引发致癌基因(oncogenes)的表达,所以对于有望被用于人类疾病治疗的多能干细胞,科学家必须寻找到病毒的安全替代物。用单一病毒获得iPS的新技术在消除潜在的有害病毒方面取得了重要进展。

在怀特海德研究所做研究工作的麻省理工大学研究生布莱斯•凯里率先尝试将4个重组基因利用含有2A缩氨酸遗传代码的DNA串联起来,然后与研究所实验室中的其他研究人员一起获得了称为多顺反子性的病毒,它一旦被插入(植入)成年实验鼠和人类细胞的基因组内后,就有能力表达所有4种重组基因。

研究人员表示,当细胞的蛋白生产"机器"识别了串联基因的DNA,它便开始生产蛋白。不过,它在试图识别存在于两个基因之间的2A缩氨酸DNA时,出现了暂时的停顿,以便让第一个基因的蛋白能被释放出来。然后,"机器"才转至第二个基因,并生产该基因对应的蛋白,在接触2A缩氨酸DNA的另一片段时再次出现停顿,以便释放对应第二个基因的蛋白。此过程继续进行,直到"机器"为4种基因生产完它们各自对应的蛋白为止。

利用串联基因,凯里获得了仅仅包含多顺反子性矢量单一副本的多能干细胞,取代了多种病毒的集合体。这项十分重要的进展显示,如果能将其他技术如基因标的(genetargeting)与之结合起来,该途径能够更加安全。虽然凯里开发出了集4种基因进入单一病毒的方法,但是研究人员也发现它的效率比以往基因重组法的效率大约要低100倍。他们将对出现该现象的具体原因展开调查。

山中伸弥称:称日本iPS细胞研究进展不大

时间:2008年12月30日来源:新华网

摘要: "日本iPS细胞之父"、京都大学教授山中伸弥25日说,日本2008年在iPS细胞研究领域的进展不大,整体输给了国外同行。

"日本iPS细胞之父"、京都大学教授山中伸弥25日说,日本2008年在iPS细胞研究领域的进展不大,整体输给了国外同行。

iPS细胞又称诱导多功能干细胞。2007年11月20日,美国和日本两个独立研究小组分别宣布成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞,即iPS细胞。

日本《读卖新闻》网站26日报道说,为推动iPS细胞研究,2008年,日本文部科学省为该领域提供了45亿日元(约合5000万美元)的研究经费,但日本研究人员今年一年在全球主要科学杂志上发表的相关论文却只有1篇,美国则有8篇之多,后起的德国也有1篇。

山中伸弥25日在文部科学省的一次会议上说,在美国《科学》杂志评选的2008年十大科学进展中,细胞重新编程领域的相关进展位居第一,但主要成果是哈佛大学取得的。相比之下,享受国家大笔科研经费支持的日本研究人员却没什么突出成绩。

Cell Stem Cell年度巨献:iPS培养技术手册(提供免费下载链接)

时间:2008年12月5日来源:Cell

摘要: 生物通报道,哈佛大学干细胞研究所干细胞与再生医学研究中心,麻省总医院医院再生医学与癌症研究中心,哈佛大学分子与细胞生物学系的Konrad Hochedlinger与Nimet Maherali于12月4日在最新的Cell Stem Cell发表文章,详细解述iPS培养技术指南。

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SigmaAldrich特约之2008生命科学十大新闻评选

赛默飞世尔特约之2008年生命科学十大风云人物评选

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专家点评要知道:选购定量PCR仪的提示(Tips)

时间:2006年03月11日来源:生物通

摘要:

山中伸弥和iPS细胞创举

时间:2008年03月13日来源:生物通

摘要: 2006年时,日本京都大学山中伸弥(Shinya Yamanaka)发现只需要将四个基因 −Oct3/4, Sox2, cMyc, Klf4− 送入已分化完全的小鼠纤维母细胞,即可以把纤维母细胞重新编排变成全能性的类胚胎干细胞。他们将这种 "返老还童"的重新编排细胞称之为"诱导式多能性干细胞",即iPS细胞。

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iPS细胞因制作法不同可产生性能差异

时间:2008年05月14日来源:新华社

摘要: 日本庆应大学教授冈野荣之11日在京都举行的诱导多功能干细胞(iPS细胞)国际研讨会上报告说,iPS细胞制作法的细微差异就可使其性能发生变化。

日本庆应大学教授冈野荣之11日在京都举行的诱导多功能干细胞(iPS细胞)国际研讨会上报告说,iPS细胞制作法的细微差异就可使其性能发生变化。

利用皮肤细胞改造成的iPS细胞有时也被称为"皮肤干细胞"。这种干细胞具有可以和胚胎干细胞相媲美的功能,却绕开了胚胎干细胞研究面临的伦理等争议,因此前景被普遍看好。

据日本共同社12日报道,冈野荣之所说的制作法的差异是指在从培养细胞中筛选出具有iPS细胞特征的细胞时,应用不同的基因作为标记。动物实验证实至少有两种基因可以用作筛选的标记,而且不论利用哪一种基因都可以培养出iPS细胞。

由于两种基因不同,导致采用它们培育实验鼠iPS细胞的方法也出现差别,从而使iPS细胞发育为神经细胞时,也出现差异。一种方法培育的iPS细胞能分化成脑部的3种神经细胞,而另一种方法培育的iPS细胞只能分化成两种脑神经细胞。

iPS细胞致瘤不是唯一的挑战

时间:2008年06月23日来源:科学网

摘要:

日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)是去年干细胞研究领域的热门人物,他的小组最先重组出"诱导多能干细胞"(iPS),并成功利用人类纤维原细胞得到了iPS,避开了胚胎干细胞的理论争议。这些发现掀起了干细胞研究的新一轮浪潮。

不过,在6月14日于美国费城举办的国际干细胞研究协会会议上,山中伸弥表示,导致肿瘤不是iPS细胞唯一的缺陷,由iPS细胞发育出的嵌合体小鼠(chimeric mice)会表现出显著的健康问题。这意味着在iPS细胞用于临床之前,还有更多更远的挑战需要克服。

山中伸弥在大会上报告了他的小组对三种不同类型的嵌合小鼠的研究结果,它们都是由小鼠iPS细胞进一步得来的。第一种类型的小鼠是在表皮细胞中导入四种转录子的基因副本(Oct3/4,Sox2,cMyc和 Klf4)后得到的;第二类中没有导入可能导致肿瘤的cMyc;第三类小鼠是利用源自肝和胃细胞的iPS育成的。

山中伸弥报告说,不出意料,半数第一类小鼠发展出了肿瘤,大多数是甲状腺瘤。相比之下,136只第二类小鼠中只有一只会产生肿瘤。研究人员发现,在正常情况下,四种基因副本的表达处于沉默状态,而在肿瘤中,cMyc的表达被重新激活。

山中伸弥强调,致瘤遗传性不是iPS细胞的唯一安全性问题。他们发现,不论是第一类还是第二类小鼠,不论iPS源于纤维原细胞还是肝、胃细胞,只要重组的是成体细胞,小鼠的死亡率就会急剧增加。他说,"我们还不清楚什么导致了这些小鼠的死亡。"

山中伸弥说,源于胃和肝的iPS细胞的基因表达模式分析图谱说明,这些iPS细胞并非彻底地拥有多能性,或许正是这种不完全的重组导致了小鼠死亡。他强调,"为了让这项技术能够转化到到临床上,我们真的必须理解其中的原因,因为人类成体细胞才是我们最终想要利用的东西。"

美发现IPS细胞高效制造新方法

时间:2008年06月26日来源:科技日报

摘要:

据美国《自然·生物技术》网站报道,美国哈佛大学研究人员采取添加特殊化合物的方法,将体细胞制造IPS细胞(万能细胞)的效率提高了100多倍。目前这项研究在大鼠实验中已获得成功,而在制造人类IPS细胞时也可采取同样方法,以提高效率。该成果被业界称为IPS细胞研究中的一大进步。

IPS细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。在制造过程中,美国研究人员使用了4种遗传基因,同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的物质和酶在内的化合物,以研究其各自的制造效率。研究结果显示,没有添加化合物时,遗传基因的导入效率为0.01%-0.05%,而加入了一种叫"巴尔普罗酸"的蛋白质合成阻碍剂之后,导入效率竟升至9.6%-14%。

如果从这4种遗传基因中排除导致细胞癌化的遗传基因,只使用3种基因,过去的导入效率只有0.001%甚至更低,而加入"巴尔普罗酸"之后,其效率也提高了约50倍。研究人员认为,这很可能是因为"巴尔普罗酸"可以促进多能遗传基因的活性。今后,研究人员将就添加化合物是否会使遗传基因产生变异展开研究,以在提高制造效率的同时保证安全性。

iPS研究新进展

时间:2008年08月25日来源:中国新闻网

摘要: 日本产业技术综合研究所骨干研究员大串始的研究小组8月21日在东京举行的研讨会上宣布,从拔下的智齿所含细胞中成功培养出了新型万能细胞"iPS细胞"。

日本产业技术综合研究所骨干研究员大串始的研究小组8月21日在东京举行的研讨会上宣布,从拔下的智齿所含细胞中成功培养出了新型万能细胞"iPS细胞"。 据日本共同社报道,此前的iPS细胞主要来自皮肤,而智齿通常在拔牙后被扔掉,比皮肤细胞更容易采集。不仅如此,此次被用于制造iPS细胞的细胞还可以长期保存。该研究成果有望拓展再生医疗研究和未来临床应用的可能性,受到人们的瞩目。 据悉,研究小组使用的是被称为"间叶系干细胞"的未分裂细胞,该细胞取自一名10岁小女孩被拔掉的智齿。最先研制出iPS细胞的京都大学教授山中伸弥植入皮肤的共有四种基因,而此次研究小组则先将冷冻保存了数年的细胞进行解冻,然后导入了除癌症基因外的三组基因,由此制成了iPS细胞。 大串研究员表示,在未来的医疗应用中,为了尽快准备好排异反应小的细胞,比较现实的工作就是建立细胞库,存储各种白血球型(HLA)的iPS细胞。他指出,"即使是皮肤细胞,也很难从普通人那里得到。但收集被扔掉的智齿就比较容易"。虽然长期保存iPS细胞的方法尚不成熟,但现阶段如果以间叶系干细胞的形态进行保存,将有助于在未来完善细胞库。

Cell:哈佛iPS取得重大突破

时间:2008年9月11日来源:Cell Stem Cell

摘要: 在iPS的制备过程中还存在多种技术障碍,现在Cell杂志出版的两篇独立的研究性文章为iPS的研究扫清障碍。相关的文章发表在9月11日的Cell子刊《Cell Stem Cell》上。研究者开发了新的研究平台,可从分子、遗传和生化机制上改造细胞程序重排技术。这些新的发现不仅为细胞程序重排技术带来新的契机,也为改造细胞的临床应用打下基础

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最新《科学》:iPS技术里程碑

时间:2008年09月28日来源:生物通

摘要:

生物通报道:来自麻省总医院癌症中心与再生医学研究中心,哈佛干细胞研究院等处的研究人员突破了原有诱导式多能性干细胞(iPS)制备过程中的一个"致命弱点"--使用逆转录病毒载体会引发致癌基因的活性,获得了无毒害副作用的iPS细胞。这一研究成果公布在9月26日的《Science》杂志上。

领导这一研究的就是与日本京都大学山中伸弥一起首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞的Konrad Hochedlinger,其研究小组在2007年与山中伸弥,以及麻省理工的Rudolf Jaenisch一同完成了这一干细胞研究史上的创举。

iPS方法的原理是把小鼠的一种成体细胞进行逐渐分离,最后得出新的细胞形态。然后利用病毒载体将四种转录子的基因,即Oct4,Sox2,cMyc,和Klf4导入正常小鼠细胞内。因为重组率只有千分之一,所以需要剔除无用的细胞。那些被选出的重组细胞被称为诱导式多能性干细胞(iPS),它们似乎与胚胎干细胞具有着相同的特征。

由于这一方法回避了伦理争议,因此被认为是干细胞研究的一项重大突破,然而基因改造对以实验鼠为对象的iPS细胞技术有"副作用"--改造后的小鼠有20%产生了肿瘤。这一缺憾说明使用逆转录病毒能引发致癌基因的活性。如果应用到人身上同样可能诱发癌症,因此必须找到一种可行的办法解决这一潜在障碍。

今年怀特黑德研究所的研究人员提出了一种消除iPS的致癌作用的方法,iPS的致癌作用是由于携带基因的载体是逆转录病毒,逆转录病毒可致癌,因为它能将自身的遗传物质插入人类基因组中,因此就使得人体细胞可能表达致癌基因,产生肿瘤。研究人员发现一种名为Wnt的分子可取代癌症基因cMyc(动物实验表明cMyc具有致癌作用),从而消除iPS的致癌作用。

然而这些方法并没有从根本上解决iPS技术的致癌作用,因此还需要更进一步的实验研究。9月26日《Science》在线版公布了Konrad Hochedlinger研究小组的最新研究成果:利用非整合的腺病毒瞬时表达Oct4, Sox2, Klf4和cMyc这四种因子,获得iPS细胞。Hochedlinger表示,"这是一种获得iPS细胞的安全途径。"

哈佛干细胞研究所执行主任Brock Reeve也表示这是一项里程碑式的发现,"但这并不是终结,也不意味着这一领域研究的中止,还需要继续寻找化合物来替代所有的病毒载体。"

之前研究所利用的是逆转录病毒载体,这种载体需要整合到基因组上,因此激活了致癌基因,在这项研究中,Hochedlinger等人首次利用了腺病毒,这种病毒载体则不会进行整合,瞬时表达Oct4, Sox2, Klf4和cMyc这四种因子,因此不会引起肿瘤生长。

早期的研究人员并不知道转录因子在体细胞基因组中被诱导需要多长的时间,因此利用逆转录病毒进行稳定表达,进行最佳的多能性重新编程,但是也导致了一些副作用。利用腺病毒载体则可以克服这些问题,不过研究人员也表示,腺病毒载体也有可能整合到基因组上去,这种情况发生的很少,然而为了获得完全可以用于临床的iPS细胞,还是需要更好的方法。

在今年9月的《Cell Stem Cell》杂志上,Hochedlinger还公布了一种新的iPS诱导技术,即只需要用药物病毒系统就能产生iPS细胞,制备的iPS从结构和功能上都与人类很相似。这种方法的独特之处是用doxycycline来控制转录因子的表达。Hochedlinger博士认为,iPS双重诱导系统有助筛选影响iPS程序重排技术的关键分子,这些影响iPS程序重排的关键分子就是制约护s技术效率的关键障碍。而我们新的技术平台可最大效率地优化iPS技术。

(生物通:张迪)

原文检索:

Published Online September 25, 2008

Science DOI: 10.1126/science.1162494

Induced Pluripotent Stem Cells Generated Without Viral Integration

Nature:iPS为疾病研究插上翅膀

时间:2009年01月19日来源:Nature

摘要: 生物通报道,iPS技术一直被认为是再生医学领域升起的一颗新星,无疑,iPS在疾病模型的构建也是颗正在冉冉升起的新星。有科学家用病态的细胞诱导成iPS细胞,这种iPS细胞成为研究疾病的最佳模型,科学家可以直接在活细胞上甚至是嵌合体动物模型上研究疾病,这不可不谓是疾病模型研究中的一大进展。

生物通报道,iPS技术一直被认为是再生医学领域升起的一颗新星,无疑,iPS在疾病模型的构建也是颗正在冉冉升起的新星。有科学家用病态的细胞诱导成iPS细胞,这种iPS细胞成为研究疾病的最佳模型,科学家可以直接在活细胞上甚至是嵌合体动物模型上研究疾病,这不可不谓是疾病模型研究中的一大进展。

研究病变iPS细胞的第一个吃螃蟹者是来自哈佛大学的科学家,他们从一名82岁的肌肉缩性(脊髓)侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)患者的皮肤中提取细胞,并诱导成iPS细胞。诱导形成的iPS细胞可用于该疾病的研究。该文章发表在2008年8月的Science杂志上。

第二个尝试者是来自威斯康辛大学麦迪逊分校干细胞再生医学研究中心的科学家。他们从一名患有脊髓性肌萎缩(spinal muscular atrophy)症的儿童皮肤中提取皮肤成纤维细胞,并诱导成iPS细胞,该成果发表在2009年1月15日的《Nature》杂志上。

该成果的重大意义在于首次构建脊髓性萎缩的活细胞模型。也许你要说,很多疾病都有动物模型,为何构建了这个细胞模型就有了重要的突破。原因在于,脊髓性肌萎缩(SMA)是人类独有的一种疾病,人类因基因SMN1和SMN2突变而致病,啮齿动物和其他动物基因组中只有SMN1或SMN2基因中的一个,因此无法建立脊髓性肌萎缩疾病动物模型。这一研究成果首次在细胞水平而且用的是患者的细胞,构建了一个活细胞疾病模型。

研究小组用这类iPS细胞诱导分化成神经组织和运动神经元,通过这些带有SMA病变基因的分化细胞来研究该病相关的突变蛋白的表达情况以及蛋白对药物的反应情况。

研究者希望将iPS技术应用到类似的其他遗传疾病当中,如亨廷顿疾病。

生物通编辑小茜认为iPS技术为疾病模型的建立提供了一个最佳的途径,所有的遗传疾病都可以应用iPS技术来建立活细胞模型,科学家们可以通过患者的细胞研究疾病,也许可以提供更具个性化的治疗方案。小茜幻想一下,遗传病患者以后去治疗的时候只要贡献一个细胞,科学家建立患者的疾病模型,再用该模型筛选药物,提供更合理的治疗方案,岂不妙哉!

生物通 小茜

Nature 457, 277280 (15 January 2009) | doi:10.1038/nature07677; Received 17 September 2008; Accepted 1 December 2008; Published online 21 December 2008

Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient

【Abstract】

Spinal muscular atrophy is one of the most common inherited forms of neurological disease leading to infant mortality. Patients have selective loss of lower motor neurons resulting in muscle weakness, paralysis and often death. Although patient fibroblasts have been used extensively to study spinal muscular atrophy, motor neurons have a unique anatomy and physiology which may underlie their vulnerability to the disease process. Here we report the generation of induced pluripotent stem cells from skin fibroblast samples taken from a child with spinal muscular atrophy. These cells expanded robustly in culture, maintained the disease genotype and generated motor neurons that showed selective deficits compared to those derived from the child's unaffected mother. This is the first study to show that human induced pluripotent stem cells can be used to model the specific pathology seen in a genetically inherited disease. As such, it represents a promising resource to study disease mechanisms, screen new drug compounds and develop new therapies.

iPS细胞筛选实验指导

时间:2009年02月13日来源:生物通

摘要:

生物通报道:干细胞技术可以说是继生物克隆技术、基因工程之后的第三大生物科学成就,先后有三位科学家因之而获得诺贝尔奖。其中多能诱导干细胞(iPS)连续两年入选《Science》年度十大科学突破,今年还被评为十大科学突破之首,其重要作用可见一斑。

在最新的《Nature Biotechnology》杂志上,来自美国麻省Whitehead生物医学研究所的研究人员报道了筛选iPS细胞的研究工具(Screening tool for iPS cells),为进行iPS研究的实验人员提供了最新信息。

《Nature Biotechnology》在介绍中提到:利用小分子替换重新编程转录因子,也许可以获得更好的多能诱导干细胞iPS细胞,研究人员为了寻找适合于小分子筛选的细胞,分离出转录因子Oct4, Sox2, Klf4和cMyc,这个过程主要是通过培养获得携带4个因子所有可能性组合的小鼠获得的。

这个方法为研究重新编程提出了一种确定的实验体系,能用于遗传同源性细胞筛选能替代任何iPS细胞诱导所需的转录因子的小分子化合物。

2007年来自美国和日本的三个独立科研小组报告说,对正常小鼠细胞进行基因重组改造,能够成功制造出"胚胎干细胞"。这一结果一出来就引发了相关领域的轩然大波--如果这一实验能够在人类身上试验成功,就将回避长期以来围绕人类胚胎使用问题的政治和伦理争论。

但是基因改造对以实验鼠为对象的iPS细胞技术的"副作用":改造后的小鼠有20%产生了肿瘤。这一缺憾说明使用逆转录病毒能引发致癌基因的活性。如果应用到人身上同样可能诱发癌症,因此必须找到一种可行的办法解决这一潜在障碍。

目前所需的4种转录因子:Oct4,Sox2,cMyc,和Klf4在科学家的研究中,已经逐渐减少了数目,近期《Cell》就发表了只需要一种转录因子就可以完成重新编程的研究成果,相信在不久的将来,iPS技术将能在临床上大放异彩。

(生物通:万纹)

原文检索:

Transgenic mice with defined combinations of druginducible reprogramming factors

Proviruses carrying druginducible Oct4, Sox2, Klf4 and cMyc used to derive 'primary' induced pluripotent stem (iPS) cells were segregated through germline transmission, generating mice and cells carrying subsets of the reprogramming factors. Drug treatment produced 'secondary' iPS cells only when the missing factor was introduced. This approach creates a defined system for studying reprogramming mechanisms and allows screening of genetically homogeneous cells for compounds that can replace any transcription factor required for iPS cell derivation.

Cell,Nature两篇文章改写iPS技术

时间:2009年03月12日来源:生物通

摘要:

生物通报道:iPS技术无疑是生命科学领域的一颗新星,并且这颗新星并不是流星,而有可能成为恒星,世界上许多著名的研究机构和实验室都开始了这方面的研究,导致其不断获得新研究成果,近期Cell和Nature杂志分别发布了一篇文章,公布了这一领域的又一里程碑式的成果。

西乃山医院Nature公布干细胞突破

来自加拿大西乃山医院(Mount Sinai Hospital),多伦多大学,英国Wellcome Trust基因科学园(Wellcome Trust Genome Campus)等处的研究人员发现了一种获得干细胞的新方法,这将有助于治愈一些致命性的疾病,比如脊髓损伤,黄斑变性(macular degeneration),糖尿病和帕金森症等。这项研究成果公布在《Nature》在线版上。

文章的通讯作者室西乃山医院Samuel Lunenfeld研究院的资深研究员Andras Nagy博士,他表示,"我们希望这些干细胞能作为治疗目前无法治愈的许多疾病和情况的基础","这种能获得干细胞的新方法并不需要胚胎作为起点,并且能利用许多种成人组织,比如病患自己的皮肤细胞获得干细胞。"

Nagy博士的这种获得多年干细胞的新方法并不需要扰乱健康基因,主要利用了一种新载体传递特殊基因,重新编程细胞,使之成为干细胞,之前的方法都需要病毒来传递基因,这有可能会导致DNA损伤,而Nagy博士的新方法则不需要病毒,因此克服了干细胞治疗方法的一个重要问题。

西乃山医院Samuel Lunenfeld研究院的主任Jim Woodgett认为,"这项研究朝着干细胞为基础的治疗迈进了一大步,而且也说明Lunenfeld研究院在再生医学方面的领先地位。"

这项研究得到了加拿大干细胞网络和Juvenile糖尿病研究基金(美国)的资助。

Nagy博士1994年加入西乃山医院,在2005年,从捐献胚胎中分离得到了干细胞系,这是加拿大的第一个胚胎干细胞系,Nagy博士论文中的一个关键元素从Keisuke Kaji博士处获得,后者的一项发现也公布在3月1日的Nature杂志上。

成功移除诱导万能干细胞中致癌基因

将人类皮肤细胞转化为诱导多功能干细胞需要植入相关基因,而这些外来基因有致癌等风险。美国科学家在最新一期《细胞》杂志上发表研究报告说,他们在上述转化完成后,首次成功地从所获得的诱导多功能干细胞(iPSCs)中移除这些基因,且保证其基本功能不受影响。

这项研究是美国怀特黑德生物医学研究所等机构的科学家完成的。他们利用病毒将"cMyc"等4个基因植入人类皮肤细胞,将其转化为诱导多功能干细胞。与此同时,他们使用一种基因编码技术,使得在基因序列中,外来基因的两端留存有特殊标志。转化完成后,他们再用一种名为"Cre"的酶识别这种标志,以此找到外来基因并将其移除。

外来基因被移除后的诱导多功能干细胞仍然具备和其他干细胞类似的基本功能,但却避免了"cMyc"等外来基因可能带来的癌变风险和其他潜在风险。

参与此项研究的科学家鲁道夫·耶尼施说,有研究者曾用老鼠细胞做过类似实验,但利用人类细胞成功进行上述试验在世界上还是首次。

此次研究所用的皮肤细胞来自帕金森氏症患者,通过上述方法培育出诱导多功能干细胞后,又成功将其培育成为多巴胺神经元细胞,这是帕金森氏症患者大脑中所缺少的一种细胞。因此,相关成果有望为帕金森氏症的治疗研究带来福音。

原文检索:

Parkinson's Disease PatientDerived Induced Pluripotent Stem Cells Free of Viral Reprogramming Factors

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from somatic cells of patients represent a powerful tool for biomedical research and may provide a source for replacement therapies. However, the use of viruses encoding the reprogramming factors represents a major limitation of the current technology since even low vector expression may alter the differentiation potential of the iPSCs or induce malignant transformation. Here, we show that fibroblasts from five patients with idiopathic Parkinson's disease can be efficiently reprogrammed and subsequently differentiated into dopaminergic neurons. Moreover, we derived hiPSCs free of reprogramming factors using Crerecombinase excisable viruses. Factorfree hiPSCs maintain a pluripotent state and show a global gene expression profile, more closely related to hESCs than to hiPSCs carrying the transgenes. Our results indicate that residual transgene expression in viruscarrying hiPSCs can affect their molecular characteristics and that factorfree hiPSCs therefore represent a more suitable source of cells for modeling of human disease.

俞君英再发Science解析iPS

时间:2009年03月27日来源:生物通

摘要: 2007年分别在线发表于《Cell》和《Science》的两项独立研究引起了生命科学界的震动:日本和美国科学家首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞。而国内生命科学界对于这项成果的密切关注还有一个原因,那就是《Science》的这篇由著名干细胞专家James Thomson领导完成的文章的第一作者是华人女学者俞君英。

生物通报道:2007年分别在线发表于《Cell》和《Science》的两项独立研究引起了生命科学界的震动:日本和美国科学家首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞。而国内生命科学界对于这项成果的密切关注还有一个原因,那就是《Science》的这篇由著名干细胞专家James Thomson领导完成的文章的第一作者是华人女学者俞君英。

1997年,俞君英自北京大学生物系毕业后赴美国宾西法尼亚大学攻读生物博士学位,从事胚胎克隆领域的研究。2003年进入汤姆森实验室工作,并转向以人体皮肤细胞改组为干细胞的研究。

2007年James Thomson研究组和Shinya Yamanaka研究组分别独立完成了首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞,前者利用的依然是此前的4种转录因子:Oct3/4,Sox2,cMyc和 Klf4,导入方式也与此前的小鼠实验类似,只不过实现基因重组的细胞分别来自一位36岁妇女的表皮和一位69岁男性的结缔组织。而后者则独自确定了14种新的候选重组基因。通过系统的排除过程,他们最终也使用了4个基因--OCT3,SOX2,NANOG和LIN28,其中前两个和Yamanaka小组是相同的。他们利用的是胎儿皮肤细胞以及一个新生儿的包皮细胞。

由于是从头开始的,因此作为研究思路确立和主体实验完成的主要执行人的俞君英付出了很多努力,她在2003年来到汤姆森实验室后,用整整2年时间作前期研究。她利用胚胎干细胞分化出血液细胞,再将血液细胞退化为干细胞,以此证明人体细胞通过基因改组可以转化为干细胞。从2005年开始,俞君英将精力全部扑在筛选改组皮肤细胞的特殊基因组合上。

但是这一成果仍然存在一些弊端,比如用于携带4种基因的逆转录病毒载体会导致由iPS细胞发育成的组织中出现肿瘤。因此在这两项成果公布后,许多实验室开始了探寻无毒iPS技术的道路。

要确保获得的多能干细胞不会朝着癌变的方向发展,最好是不引入外来的DNA(因为这些侵入的DNA会带来无数的可能性),要做到这一点并不容易,因为如果不引入DNA就很难完成重新编程的诱导过程。

这一次俞君英和她的同事们又做到了,文章再次发表在《Science》杂志上。作为这一最新文章的第一作者和通讯作者,俞君英在James Thomson等人的帮助下利用非整合型附着体载体(episomal vectors)方法获得了人类iPS细胞,在去除掉附着体后,这些iPS细胞就成为了没有外来DNA的iPS细胞,从而解决了可能癌变的问题。

最初获得人类iPS细胞的方法需要利用病毒载体,即将载体本身和转基因一同整合进基因组中,这些载体可能会导致插入突变,干扰iPS细胞的正常功能,而且残留的转基因表达也会影响分化,甚至导致肿瘤发生。之后有研究人员利用腺病毒载体获得了非整合载体,来源于肝脏细胞的小鼠iPS细胞,以及通过不断的转染质粒获得了来自胚胎成纤维细胞的iPS细胞,但是由于这些方法的低成功率,研究人员仍然不清楚这些需要长时间反应的方法对于人类细胞到底有什么影响。

近期有两种方法可以移除小鼠或人类iPS细胞种的转基因。一种是利用Cre/LoxP重组去除整合的转基因,这种方法能去除转基因序列,但是还是会将载体序列遗留下来。另一种方法则是利用piggyBac转座子切除来获得无载体和转基因的小鼠iPS细胞,但是目前还没有获得相关的人类iPS细胞成果,而且切除多个转座子是一件费时费力的事。

在这篇文章中,研究人员利用的一种简单的oriP/EBNA1 (EpsteinBarr nuclear antigen1)为基础的附着体载体转染方法。oriP/EBNA1载体来自EB病毒,非常适合于作为将重新编程因子引入人类体细胞的载体,因为这些质粒无需病毒包装就能转染,并且由于没有药物筛选性(drug selection),在培养过程中就能被去除。哺乳动物中oriP/EBNA1载体的染色体外稳定复制只需要一个顺式作用oriP因子和一个反式EBNA1基因,在每次细胞周期中也只复制一次,并且随着药筛逐渐去除。

因此利用这种方法,研究人员就能分离出不含质粒的细胞。这有利于未来iPS细胞在医疗方面的应用,也许通过干细胞分化出人体器官细胞,利用细胞移植治疗心肌损坏等疾病的这一天已经不远了。

(生物通:张迪)

原文检索:

Human Induced Pluripotent Stem Cells Free of Vector and Transgene Sequences

iPS的巅峰对决 汤姆森PK山中伸弥

时间:2009年04月01日来源:生物通

摘要: 生物通报道,自2007年iPS细胞株创建以来,短短的一年多时间里,iPS的研究热火朝天的占据了全世界的实验室,各大媒体刊物也频登iPS的成果,这些研究成果都集中在提高iPS细胞转化效率,降低致癌性等方面,对iPS的制备方式没有太大的改进,新的一项研究成果,彻底改变了导入转录基因的方式,可以说是iPS的又一创举。

生物通报道,自2007年iPS细胞株创建以来,短短的一年多时间里,iPS的研究热火朝天的占据了全世界的实验室,各大媒体刊物也频登iPS的成果,这些研究成果都集中在提高iPS细胞转化效率,降低致癌性等方面,对iPS的制备方式没有太大的改进,新的一项研究成果,彻底改变了导入转录基因的方式,可以说是iPS的又一创举。

熟知干细胞研究领域的读者一定不会陌生构建iPS的基本思路,用慢病毒载体将4个转录因子导入细胞,改变细胞内部程序使成体细胞转变为诱导多能干细胞样细胞,简称iPS。由慢病毒载体诱导的iPS都存在一个问题,慢病毒可能将转录基因整合到宿主基因组上,这对宿主细胞极为不利,甚至可能产生致癌性。因此,科学家们都在逐步改善iPS的诱导方式,希望以无病毒载体诱导iPS。

iPS创始人之一的山中伸弥博士去年就尝试用无病毒载体诱导iPS,相关的成果公布在08年11月7日的Science杂志上。

(了解详情:http://www.ebiotrade.com/newsf/200811/2008117172834.htm)

时隔不久,iPS的另一创始人,威斯康辛大学麦迪逊分校的James Thomason教授也完成了iPS无慢病毒载体诱导的研究工作。同样刊登在Science杂志上。James Thomason教授研究小组采用了一种环状DNA--质粒,细胞取自新生儿的包皮(foreskin)。质粒携带了所有我们需要的转基因,但不会整合到宿主DNA中,它们在细胞中游离于基因组之外,就像附加体(episome)一样。质粒可以复制,但是效率并不高,因此可以在实验结束时轻易地剔除这些基因。

今日的The Scientist杂志发表了一篇对比性文章,对山中伸弥和James Thomason的两项研究成果进行对比。

据文章介绍,山中伸弥的无慢病毒载体的技术使用的质粒,但是操作过程繁杂,需要不断地插入质粒载体(多质粒系统),并且这一技术目前只在小鼠的细胞系上实验成功。而James Thomason的新技术使用的是单质粒系统,目前已经成功地将人类皮肤细胞转化成胚胎干细胞样细胞。成功转化后还能轻易地将质粒清除干净,不留外来遗传物质在细胞中。

James的新技术确实更安全,也更便于操作,关键的在于他已经完成了在人类细胞系上的实验,这意味着离临床试验又近了一步。

(生物通 张欢)

后记:科学的巨轮在不断的前进,希望更多的科研工作者取得新的突破,造福人类!

想获得更多James Thomason工作详情请搜索:Human Induced Pluripotent Stem Cells Free of Vector and Transgene Sequences

Junying Yu, Kejin Hu, Kim SmugaOtto, Shulan Tian, Ron Stewart, Igor I. Slukvin, and James A. Thomson

Published online 26 March 2009 (in Science Express Reports

Nature子刊:iPS重大突破 诱导效率提升100倍

时间:2008年10月21日来源:Nature

摘要: 生物通报道,Salk生物研究所基因表达研究实验室、意大利Brescia大学生物医药与生物技术研究院、西班牙巴塞罗那再生医学研究中心的科学家在iPS领域取得重大的研究突破,据悉,研究小组可成功地从人的一根头发提取iPS制造源细胞,通过该技术可产生大量的iPS细胞。相关成果公布在10月17号的Nature子刊Nature Biotechnology上。

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Nature子刊: iPS革新技术突破致癌障碍 安全iPS指日可待

时间:2008年10月21日来源:Nature

摘要: 生物通报道,哈佛大学哈佛干细胞研究所,Howard Hughes 医学研究所,干细胞和再生生物学研究室、日本科学与技术理事会,美国Whitehead生物医学研究所的科学家近期在iPS的诱导方法上取得新的进展。研究小组,启用新的诱导方式,改善iPS的诱导效率,最重要的是跨越了iPS致瘤的障碍,相关的成果公布在10月12号的《Nature Biotechnology》上。

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Nature子刊两项iPS技术突破或成iPS转折点

时间:2008年10月23日来源:生物通

摘要:

现阶段,iPS临床应用所遭遇的瓶颈是:1.诱导转化成iPS的效率过低。2. CMYC 和KLF4两基因具有致癌性。iPS所面临的这两个问题是制约iPS临床应用的最大问题。近期在Nature Biotechnology上两篇文章,一一破解两个阻碍iPS走向临床应用的问题。成为iPS技术成功走向临床应用的基石。

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iPS里程碑:北大获新型iPSC

时间:2008年12月22日来源:生物通

摘要: 研究人员利用一种特殊的方法构建了新型的大鼠多能诱导干细胞系(rat induced pluripotent stem cell lines,riPSCs),以及人类诱导多能干细胞系(human induced pluripotent stem cell lines,hiPSCs),这对于iPS技术研究来说是一项重大突破,具有里程碑式的意义,这一研究成果公布在12月18日的《Cell Stem Cell》在线版上,将于09年的1月出版。

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原文检索(部分):

Generation of novel rat and human pluripotent stem cells with mouse embryonic stem cell characteristics by reprogramming and chemical approach

Conventional mouse and human embryonic stem cells (ESCs) can be typically derived by in vitro culture of blastocysts (Martin, 1981,Thomson et al., 1998), and induced pluripotent stem cells (iPSCs) can be generated by reprogramming somatic cells using defined genetic transduction methods (Takahashi et al., 2007,Takahashi and Yamanaka, 2006,Yu et al., 2007). In both cases, different signaling pathways appear to regulate pluripotency with different characteristics in the two species. However, while rat ESClike cells have been established based on certain traits (Demers et al., 2007,Ruhnke et al., 2003,Schulze et al., 2006,Ueda et al., 2008), to date, these lines fall short of exhibiting true pluripotency (e.g., fail to form teratoma or no/little contribution to chimerism) and thus cannot be considered authentic rat ESCs. Here, we reveal combined genetic reprogramming and chemical conditions that generate and maintain rat iPSCs (riPSCs) that can give rise to teratomas and contribute extensively to chimeric rats. The same strategy is also sufficient to generate atypical human iPSCs (hiPSCs) that exhibit similar colony morphology and selfrenewal requirements/signaling responses as those of mESCs.

Nature又一iPS突破续写《科学》十大突破成果

时间:2008年12月22日来源:Nature

摘要: 生物通报道,2008年iPS技术取得了突飞猛进的发展,iPS技术也因此被《科学》杂志评选为2008年度十大科学突破最高奖的成果,得奖理由是iPS技术突破了正常细胞的障碍,将病变细胞通过iPS技术成功转化为诱导多能干细胞。12月21日Nature杂志又发布一项iPS技术,延续《科学》突破成果。

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原文检索:Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient【Abstract】Spinal muscular atrophy is one of the most common inherited forms of neurological disease leading to infant mortality. Patients have selective loss of lower motor neurons resulting in muscle weakness, paralysis and often death. Although patient fibroblasts have been used extensively to study spinal muscular atrophy, motor neurons have a unique anatomy and physiology which may underlie their vulnerability to the disease process. Here we report the generation of induced pluripotent stem cells from skin fibroblast samples taken from a child with spinal muscular atrophy. These cells expanded robustly in culture, maintained the disease genotype and generated motor neurons that showed selective deficits compared to those derived from the child's unaffected mother. This is the first study to show that human induced pluripotent stem cells can be used to model the specific pathology seen in a genetically inherited disease. As such, it represents a promising resource to study disease mechanisms, screen new drug compounds and develop new therapies.

中国科学家两项iPS重大突破

时间:2008年12月22日来源:生物通

摘要: 在本期的《Cell Stemm Cell》的在线版上公布了两项重要的iPS技术进展,这两项研究成果分别由北京大学生命科学学院和美国斯克利普斯研究院,以及中科院上海生化与细胞所完成,主要描述了在大鼠iPS细胞研究方面的进展。

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原文检索(部分):

Generation of novel rat and human pluripotent stem cells with mouse embryonic stem cell characteristics by reprogramming and chemical approach

Conventional mouse and human embryonic stem cells (ESCs) can be typically derived by in vitro culture of blastocysts (Martin, 1981,Thomson et al., 1998), and induced pluripotent stem cells (iPSCs) can be generated by reprogramming somatic cells using defined genetic transduction methods (Takahashi et al., 2007,Takahashi and Yamanaka, 2006,Yu et al., 2007). In both cases, different signaling pathways appear to regulate pluripotency with different characteristics in the two species. However, while rat ESClike cells have been established based on certain traits (Demers et al., 2007,Ruhnke et al., 2003,Schulze et al., 2006,Ueda et al., 2008), to date, these lines fall short of exhibiting true pluripotency (e.g., fail to form teratoma or no/little contribution to chimerism) and thus cannot be considered authentic rat ESCs. Here, we reveal combined genetic reprogramming and chemical conditions that generate and maintain rat iPSCs (riPSCs) that can give rise to teratomas and contribute extensively to chimeric rats. The same strategy is also sufficient to generate atypical human iPSCs (hiPSCs) that exhibit similar colony morphology and selfrenewal requirements/signaling responses as those of mESCs.

iPS技术的前世今生(上)

时间:2008年12月25日来源:R&D

摘要: iPS技术究竟是如何发展而来?它又有着怎样的前世今生?请看本文的报道。上篇聚焦了iPS的历史,下篇着重于它的现状。R&D供稿,生物通编译。

iPS技术的前世今生(下)

iPS技术的前世今生(下)

时间:2008年12月26日来源:生物通

摘要: iPS技术究竟是如何发展而来?它又有着怎样的前世今生?请看本文的报道。上篇聚焦了iPS的历史,下篇着重于它的现状和改良。R&D供稿,生物通编译。

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iPS技术的前世今生(上)

Cell年终焦点:中美科学家iPS研究进展

时间:2008年12月25日来源:生物通

摘要: 12月25日的《Cell》杂志发表了两篇南加州大学USC的文章,主要报道了大鼠多能诱导干细胞的研究思路和技术方法。

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原文检索:

Germline Competent Embryonic Stem Cells Derived from Rat Blastocysts

Rats have important advantages over mice as an experimental system for physiological and pharmacological investigations. The lack of rat embryonic stem (ES) cells has restricted the availability of transgenic technologies to create genetic models in this species. Here, we show that rat ES cells can be efficiently derived, propagated, and genetically manipulated in the presence of small molecules that specifically inhibit GSK3, MEK, and FGF receptor tyrosine kinases. These rat ES cells express pluripotency markers and retain the capacity to differentiate into derivatives of all three germ layers. Most importantly, they can produce high rates of chimerism when reintroduced into early stage embryos and can transmit through the germline. Establishment of authentic rat ES cells will make possible sophisticated genetic manipulation to create models for the study of human diseases.

Capture of Authentic Embryonic Stem Cells from Rat Blastocysts

Embryonic stem (ES) cells have been available from inbred mice since 1981 but have not been validated for other rodents. Failure to establish ES cells from a range of mammals challenges the identity of cultivated stem cells and our understanding of the pluripotent state. Here we investigated derivation of ES cells from the rat. We applied molecularly defined conditions designed to shield the ground state of authentic pluripotency from inductive differentiation stimuli. Undifferentiated cell lines developed that exhibited diagnostic features of ES cells including colonization of multiple tissues in viable chimeras. Definitive ES cell status was established by transmission of the cell line genome to offspring. Derivation of germlinecompetent ES cells from the rat paves the way to targeted genetic manipulation in this valuable biomedical model species. Rat ES cells will also provide a refined testbed for functional evaluation of pluripotent stem cellderived tissue repair and regeneration.

08盘点:iPS技术破解150年难题 岁末获重大突破

时间:2008年12月29日来源:生物通

摘要: 生物通报道,关注生物通新闻报道的读者不难发现,最近11月到12月期间,干细胞,iPS是年末最热门的一个话题,iPS的耀眼之处不仅在于12月初刚刚荣登《Science》年度十大突破之首,12月中下旬,iPS技术又添上华丽丽的一笔,Cell及其旗下的Cell Stem Cell分别发表了两篇(共四篇)用iPS技术构建大鼠胚胎干细胞的文章。

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日本官产研合作促iPS技术用于新药研发

时间:2009年05月11日来源:科学时报

摘要: 2007年,日本京都大学教授山中伸弥率先在世界上研制出iPS细胞,由于其具有生长为人体所有组织和器官的能力,专家们希望将它开发为"再生医疗的基石"。近日,日本为实现这一目标,率先启动了有助于研制新药的行动计划。企业也在抓住商机的同时力促这项技术的开发。

2007年,日本京都大学教授山中伸弥率先在世界上研制出iPS细胞,由于其具有生长为人体所有组织和器官的能力,专家们希望将它开发为"再生医疗的基石"。近日,日本为实现这一目标,率先启动了有助于研制新药的行动计划。企业也在抓住商机的同时力促这项技术的开发。

尽管iPS细胞能将普通细胞还原到与受精卵相似的状态,并发展为身体各处的组织和器官,但是,要想达到自如地控制再生器官还需要相当长的时间。所以,iPS细胞的早期应用预计可能将用于新药品研发过程,检查新药品是否对人体有副作用。

例如,iPS技术可能用于研发治疗导致心律不齐的"QT时间延长"综合征的药物。感冒药和抗生素等会引起QT时间延长,也有部分患者是由于先天遗传造成的。目前,虽然可以在人体上直接检查是否会发生QT时间延长,但检查的危险性较大。如果使用iPS细胞,只需要制造出促进心脏跳动的"心肌细胞",用于测试新药品的副作用即可。

制药企业也积极参与到iPS细胞的应用技术研发中。日本某生物制药公司也正是看准了这一机遇,与京都大学管理iPS细胞相关专利的机构合作,获取授权,使用人类iPS细胞来判定新型药物的副作用。据悉,该项目已于今年4月正式启动,这也是京都大学首次向企业提供iPS细胞技术。双方合作过程中,研究人员将从遗传背景各异的人体细胞中制造出iPS细胞,再创造出用于新药品测试的心肌细胞。测试过程中若出现异常,则表明新药品可能对人体有副作用。这样,就可以在新药品用于临床试验之前,掌握其是否有副作用,从而提高新药品开发的速度,降低药品开发成本。

除企业外,国家方面也大力支持iPS细胞的研发与应用。去年,日本建立了先端医疗开发特区,在iPS细胞研发方面,以京都大学为中心的研究组和医疗基础研究所等被选为重点支持对象。京都大学研究组还包括武田药品工业公司、Astellas制药公司、岛津制作所,该研究组的目的在于集中力量推进iPS细胞的应用。

日本经济产业省也开始通过下属的新能源·产业技术综合开发机构(NEDO)等部门支援与产业发展相关的研发工作。3月,经济产业省启动了新项目,旨在推动安全、品质稳定的iPS细胞生产和新药品毒性评价体系的确立等。参加该项目的,除了京都大学、东京大学、庆应大学、产业技术综合研究所外,还有田边三菱制药、川崎重工业等大型企业。该项目计划在今后5年内投入55亿日元。

Cell Stem Cell:诱导睾丸iPS细胞

时间:2009年07月07日来源:科技日报

摘要: 德国明斯特马普分子医学研究所研究人员发现了获取干细胞的新途径,他们通过特殊的培植方法,从成年实验鼠睾丸细胞中获取了与胚胎干细胞性质相似的干细胞,这种干细胞同样可以用于动物器官和肌体组织再造。这一成果刊登在最新一期的《细胞·干细胞》杂志上。

德国明斯特马普分子医学研究所研究人员发现了获取干细胞的新途径,他们通过特殊的培植方法,从成年实验鼠睾丸细胞中获取了与胚胎干细胞性质相似的干细胞,这种干细胞同样可以用于动物器官和肌体组织再造。这一成果刊登在最新一期的《细胞·干细胞》杂志上。

雄性动物的睾丸具有很强的细胞再生能力,男人即使在七老八十还能持续产生精液,只要有条件就能继续生育后代。因此,研究人员猜测睾丸细胞中含有具备类似胚胎干细胞的特性、能构成人体器官和组织的200多种类型的细胞。国际上许多研究小组确实从人体和实验鼠生殖腺中找到了一些证据:2004年初日本的一个研究小组发现,新生鼠睾丸中的特定细胞具有类似胚胎干细胞的特性,可培育多种器官组织;2006年德国哥廷根大学的研究人员发现,这种睾丸细胞的转换能力在成年雄性动物中也存在。

睾丸细胞转换成干细胞的能力已经可以肯定,但如何通过人工方法使睾丸细胞变成类似的胚胎细胞还存在相当的技术难度,德国明斯特马普分子医学研究所正是在这一点上取得了突破。该所研究人员Kinarm Ko博士及其同事首先从成年鼠的睾丸细胞中培植出了一种所谓的胚腺体干细胞(英文简称为GSGs),在自然环境下,这种细胞一直可以产生新的精液。一个成年鼠的睾丸细胞中每次可以培植出2个至3个这样的细胞,然后提取单个细胞进行隔离和繁殖。细胞培植的过程通常要几周。

马普分子医学研究所的这项成果在于用简单的方法,可以成功地从睾丸细胞中获取类似的胚胎干细胞,而不必在细胞转换过程中借助基因、病毒或修正蛋白。进一步的试验显示,这种从睾丸细胞中获取的干细胞同样可以培植各种器官和肌体组织细胞。

访周琪 谈iPS进展

时间:2009年8月4日0来源:新华网

摘要: "对ips细胞研究来说,用其克隆出动物还不够,克隆动物的下一代能健康么?再下一代呢?这些都需要继续研究。"中国科学院动物研究所研究员周琪在接受新华社记者采访时如是说。

生物通编者按:2009,已渐行渐远,生命科学的精彩还在继续演绎。一个新的发现可能创造一个全新的研究领域,一个新的发现可能彻底颠覆经典理论,每一位科学家都是生命科学领域的弄潮儿,他或推动着生命科学深刻地变革,或默默填补生命科学认识的鸿沟。2009年,点亮生命之光的是谁?奏响生命之歌的是谁?关注他们,关注赛默飞世尔特约之2009年度生命科学十大风云人物评选!

"对ips细胞研究来说,用其克隆出动物还不够,克隆动物的下一代能健康么?再下一代呢?这些都需要继续研究。"中国科学院动物研究所研究员周琪在接受新华社记者采访时如是说。

"克隆出小鼠,并不意味着ips细胞自此可以大规模应用于医疗,我们还有很多事要做,"周琪解释说,现在应用的是第一代ips细胞技术,培育它需要利用病毒作为载体来导入基因,因此还有不小的风险。"将来我们将力主研究用小分子或药物蛋白为载体来导入基因,培育更安全的ips细胞。"

周琪认为,"小小"的诞生并健康成长只是第一步,它的繁殖质量如何,其后代健康状况如何,都需要深入研究。"本次研究中,我们首批克隆了27只实验鼠,其中也有实验鼠死亡或身体出现异常的个例。"

不过周琪表示,在首批ips细胞克隆鼠中,所有用来配对的12只实验鼠都成功生产出后代,并且这些第二代没有畸形现象。它们生育了数百只第二代实验鼠,并已有超过100只第三代实验鼠。由于ips细胞中用的转录因子要在后几代实验鼠身上才能完全表达出来,因此下一步工作就是进一步观察这些后代的健康情况,从而对ips细胞技术进行更具体的安全性评价。

周琪说,ips细胞技术是否可行,主要看它的有效性和安全性。现在他们初步证明这一技术是有效的,但安全性方面需要继续研究,以确保万无一失。"我相信,ips细胞研究未来的趋势是,越来越安全,越来越有效率。"

英国《自然》杂志和美国《细胞·干细胞》杂志日前分别报道了中国科学家首次利用iPS细胞培育出活体小鼠的消息,《自然》杂志称这一成果"为克隆成年哺乳动物开辟了一条全新道路"。克隆小鼠本身并不稀奇,而中国科学家的研究成果如此备受关注,关键在于克隆实验所用的新型全能细胞--iPS细胞。

iPS细胞又称诱导多功能干细胞,其神奇之处要从胚胎干细胞说起。胚胎干细胞一直是干细胞研究中的大明星,因为它能分化成各种器官细胞,具有最广泛的发展潜力。从技术角度来说,"全能性"的胚胎干细胞对于治疗性克隆来说是最理想的。

然而,由于人类胚胎干细胞研究触及伦理和道德,在很多国家被法律禁止,相关研究也处于进退两难的境地,干细胞研究亟待突围。

2007年,日本和美国科学家分别宣布发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法,这样得到的干细胞和具有与胚胎干细胞类似的功能,被称为诱导多功能干细胞,又名iPS细胞。这一发现分别被《自然》和《科学》两大权威科学杂志评为当年重大科学进展。

iPS细胞是"初始化"后的普通体细胞,但具有和胚胎干细胞类似的功能,能分化生成各种组织细胞。更重要的是,它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,医疗领域的应用前景非常广阔。这一发现在克隆研究领域无异于"奇兵突围"。美国、日本等许多国家更是以极大热情,或加大投入,或制订鼓励政策,推动这一新兴的干细胞研究。

Cell头条:破解iPS细胞异种再生技术

时间:2010年9月7日来源:生物通

摘要: 9月3日最新出版的Cell头条是Interspecies Organogenesis,来自日本东京大学医学研究院的研究人员成功的利用大鼠的iPS细胞(诱导多能性干细胞)培育出小鼠的胰腺,这是首次成功的将不同种动物的细胞生成内脏器官的实验。

生物通报道:9月3日最新出版的Cell头条是Interspecies Organogenesis,来自日本东京大学医学研究院的研究人员成功的利用大鼠的iPS细胞(诱导多能性干细胞)培育出小鼠的胰腺,这是首次成功的将不同种动物的细胞生成内脏器官的实验。

领导这一研究的是东京大学知名干细胞研究专家Hiromitsu Nakauchi,同期Cell杂志也配发了新加坡医学生物学研究院Davor Solter的评论文章。

再生医学的目的是希望能从病患的多能干细胞中获得器官,最新的这篇文章通过将大鼠的iPS细胞注入到小鼠胚球中,在缺乏胰腺的小鼠中产生了一个具有功能的大鼠胰腺,这为再生医疗治疗糖尿病开辟了一条新路。

一般的情况下,动物的受精卵经过反复的细胞分裂生成生物体的各个内脏器官,而研究人员却改变了这一过程:他们令已被改变遗传基因的雌、雄小鼠进行交配,得到无法自主生成胰脏的小鼠受精卵。三天后,他们又将从大鼠的尾巴中提取的10至15个iPS细胞注入已经分裂成胚胎的小鼠受精卵中,最终培育出一只拥有大鼠胰脏的小鼠。

研究人员进行了大约150只小鼠实验,但只得到了一只成年小鼠。研究结果表明这只小鼠拥有与大鼠相同的胰脏细胞,血糖值也保持正常。目前使用诱导多功能干细胞开展的再生医疗研究主要集中在对脏器和组织的修复上,虽然通过这种干细胞在体内培育器官的研究尚处起步阶段,但相关研究成果为再生医疗领域的研究带来了新希望。

小鼠(mouse)与大鼠(rat)虽在生物分类学上同属脊椎动物门、哺乳动物纲、啮齿目、鼠科,但前者为鼷鼠属、小家鼠种,后者则为家鼠属、褐家鼠种。两者均被广泛运用于遗传学研究中。

近期大鼠的研究也获得了许多重要的突破,比如来自美国德州西南医学中心的研究人员35个新型大鼠品系,每一种品系中都包含一种特异性的突变,有助于科学家们分析人类的疾病,比如癌症,糖尿病,阿兹海默症,生物钟紊乱和精神等方面的疾病。

除此之外,南加州大学的华人科学家也首次成功的获得了基因敲除大鼠,,这是到目前为止,世界上第二种完成基因敲除的动物模型,该研究为进一步分析人类疾病提供了一种新的平台。这一研究成果公布在生命科学研究顶级刊物《Nature》杂志上。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Generation of Rat Pancreas in Mouse by Interspecific Blastocyst Injection of Pluripotent Stem Cells

Highlights

Pdx1−/− mice provide developmental niche for blastocyst complementation approach

Mouse pluripotent stem cell (PSC)derived pancreas is generated in Pdx1−/− mice

Generation of interspecific chimeras between mouse and rat using PSCs of each

Generation of rat pancreas in mouse via interspecific blastocyst complementation

Summary

The complexity of organogenesis hinders in vitro generation of organs derived from a patient's pluripotent stem cells (PSCs), an ultimate goal of regenerative medicine. Mouse wildtype PSCs injected into Pdx1−/− (pancreatogenesisdisabled) mouse blastocysts developmentally compensated vacancy of the pancreatic "developmental niche," generating almost entirely PSCderived pancreas. To examine the potential for xenogenic approaches in blastocyst complementation, we injected mouse or rat PSCs into rat or mouse blastocysts, respectively, generating interspecific chimeras and thus confirming that PSCs can contribute to xenogenic development between mouse and rat. The development of these mouse/rat chimeras was primarily influenced by host blastocyst and/or foster mother, evident by body size and speciesspecific organogenesis. We further injected rat wildtype PSCs into Pdx1−/− mouse blastocysts, generating normally functioning rat pancreas in Pdx1−/− mice. These data constitute proof of principle for interspecific blastocyst complementation and for generation in vivo of organs derived from donor PSCs using a xenogenic environment.

MIT教授《Nature》实现100%的iPS转化效率

时间:2009年12月4日来源:生物通

摘要: 生物通报道,MIT白头研究所生物医学分部的科学家在iPS的研究上去取得新的进展,相关成果文章Direct cell reprogramming is a stochastic process amenable to acceleration发表在最新的Nature杂志上。

生物通报道,MIT白头研究所生物医学分部的科学家在iPS的研究上去取得新的进展,相关成果文章Direct cell reprogramming is a stochastic process amenable to acceleration发表在最新的Nature杂志上。

该研究的领导者,文章的通讯作者是Rudolf Jaenisch教授,MIT的教授,白头研究所的创始人之一。Jaenisch主要从事表观遗传学方面的研究,近期主要集中在胚胎干细胞和iPS细胞方面的研究。在他的简介中有一句话很有意思,"What makes a given cell a given cell-what makes a liver cell a liver cell versus a brain cell versus an embryonic cell?" asks Rudolf Jaenisch. "We want to understand this in molecular terms, and we are using this information to convert one cell type into another."

2007年James Thomson研究组和Shinya Yamanaka研究组分别独立完成了首次利用人体表皮细胞制造出了类胚胎干细胞,前者利用的依然是此前的4种转录因子:Oct3/4,Sox2,cMyc和 Klf4,导入方式也与此前的小鼠实验类似,只不过实现基因重组的细胞分别来自一位36岁妇女的表皮和一位69岁男性的结缔组织。而后者则独自确定了14种新的候选重组基因。通过系统的排除过程,他们最终也使用了4个基因--OCT3,SOX2,NANOG和LIN28,其中前两个和Yamanaka小组是相同的。他们利用的是胎儿皮肤细胞以及一个新生儿的包皮细胞。

iPS自此一炮走红,那景况谁人不识。当然,这仅仅是iPS的一个华丽的开始罢了,后面的研究之路还漫长。

麻省理工一向在iPS领域不甘落后,近期白头研究所的创始人之一Rudolf Jaenisch教授在iPS上取得新的进展。

以往iPS的转化效率很低,而Rudolf Jaenisch教授这次却取得了空前的成功。他带领的研究小组这一次,将iPS的转化效率提高到了几乎100%。

据文章介绍,其实通过Oct4、Sox2、Klf4和cMyc转录因子的过度表达来对体细胞直接进行重新编程以生成诱导多能干(iPS)细胞,是一个连续的随机过程,在该过程中几乎所有供体细胞最终都将产生iPS细胞。然而,这个过程过于漫长导致人们不得不寻求一种可加速该过程的技术。

Rudolf Jaenisch教授等人开发了两种技术,一是通过加快细胞分裂的速度;二是通过独立于细胞分裂速度的Nanog过度表达。

第一种方法是通过抑制p53/p21或是过度表达Lin28来加速细胞分裂速度以达到促进iPS转化的目的。而第二种方法是过度表达Nanog可加快细胞程序重排的速度,进而达到加速iPS的生成效率。

定量分析发现,不同的细胞种类转化成iPS的速度各不相同,了解这些有助人们进一步掌握iPS的理论。

(生物通 小茜)

生物通推荐原文检索

Direct cell reprogramming is a stochastic process amenable to acceleration

Jacob Hanna1,4, Krishanu Saha1,4, Bernardo Pando2, Jeroen van Zon2,3, Christopher J. Lengner1, Menno P. Creyghton1, Alexander van Oudenaarden2,3 & Rudolf Jaenisch1,3

The Whitehead Institute for Biomedical Research,

Department of Physics,

Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02142, USA

These authors contributed equally to this work.

Correspondence to: Jacob Hanna1,4Rudolf Jaenisch1,3 Correspondence and requests for materials should be addressed to R.J. (Email: Jaenisch@wi.mit.edu) or J.H. (Email: Hanna@wi.mit.edu).

【Abstract】

Direct reprogramming of somatic cells into induced pluripotent stem (iPS) cells can be achieved by overexpression of Oct4, Sox2, Klf4 and cMyc transcription factors, but only a minority of donor somatic cells can be reprogrammed to pluripotency. Here we demonstrate that reprogramming by these transcription factors is a continuous stochastic process where almost all mouse donor cells eventually give rise to iPS cells on continued growth and transcription factor expression. Additional inhibition of the p53/p21 pathway or overexpression of Lin28 increased the cell division rate and resulted in an accelerated kinetics of iPS cell formation that was directly proportional to the increase in cell proliferation. In contrast, Nanog overexpression accelerated reprogramming in a predominantly celldivisionrateindependent manner. Quantitative analyses define distinct celldivisionratedependent and independent modes for accelerating the stochastic course of reprogramming, and suggest that the number of cell divisions is a key parameter driving epigenetic reprogramming to pluripotency.

脂肪细胞经再编译可形成iPS

时间:2010年7月29日来源:科技日报

摘要: 新出版的《细胞移植》杂志报道,澳大利亚科学家成功地对成年实验鼠脂肪细胞和神经细胞进行"再编译" (reprogramming),从而获得了能够分化成各种各样细胞的多能干细胞。这些称为诱导多能干细胞(iPS)的细胞与自然形成的多能干细胞(如胚胎干细胞)十分接近。

新出版的《细胞移植》杂志报道,澳大利亚科学家成功地对成年实验鼠脂肪细胞和神经细胞进行"再编译" (reprogramming),从而获得了能够分化成各种各样细胞的多能干细胞。这些称为诱导多能干细胞(iPS)的细胞与自然形成的多能干细胞(如胚胎干细胞)十分接近。

上述研究文章主著者、澳大利亚莫纳什医学研究院科学家保罗·威尔玛表示,诱导多能干细胞彻底改变了细胞的再编译。他和同事的研究显示,成年实验鼠的神经干细胞(NSCs)和脂肪组织衍生细胞(ADCs)表达出了遗传多能性,它们能够分化成三胚层(内胚层、中胚层和外胚层)。

威尔玛说,诱导多能干细胞表现出了胚胎干细胞的许多特征。选择最适合于再编译的细胞需要考虑细胞获取难易程度和在体外生长的难易程度。他们认为,某些诱导多能干细胞似乎具有更显著的分化成某些细胞系的倾向。

研究小组最终认为,脂肪组织衍生细胞是一种与临床更相关的细胞类型,脂肪组织能够容易获取并能在人工环境中方便且快速培养。脂肪组织细胞被再编译后,能够大量收获。他们表示,100毫升的人体脂肪组织能够收获100万个临床有用的干细胞。新的研究帮助利用诱导多能干细胞开发出用于治疗人类疾病的方法又向前推进了一步。

NHRI女学者又获iPS细胞研究突破

时间:2010年8月11日来源:生物通

摘要: 来自台湾卫生研究院细胞及系统医学研究所等处的研究人员成功的实现了将脐带血管内皮细胞转化成iPS细胞,这对于未来器官移植治疗具有重要的意义。这一研究成果发表在心血管领域杂志《Arteriosclerosis,Thrombosis,and Vascular Biology》(ATVB)上。

生物通报道:来自台湾卫生研究院细胞及系统医学研究所等处的研究人员成功的实现了将脐带血管内皮细胞转化成iPS细胞,这对于未来器官移植治疗具有重要的意义。这一研究成果发表在心血管领域杂志《Arteriosclerosis,Thrombosis,and Vascular Biology》(ATVB)上。

领导这一研究的是台湾卫生研究院的颜伶汝博士,其自身的发展颇具有传奇性,这位女科学家早年毕业于加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 艺术学院,双主修钢琴演奏及音乐历史。后来转攻加州大学旧金山分校 (UCSF) 医学院,获得医学博士学位并于美国取得医师执照,随后即在UCLA医院担任住院医师。

颜医师由音乐领域转换到医学领域的历程相当吸引人,而其医学研究却也毫不逊色。颜博士在国卫院干细胞研究中心担任博士后研究人员期间,主要参与的研究计画为Isolation of multipotent cells from the human term placenta,并且已发表研究成果于2005年1月发行的Stem Cells期刊,该期刊影响係数为5.8,是生物技术研究领域top 7%的学术期刊,该篇研究成果亦是该院干细胞研究中心所出版的第一篇研究论文,让国卫院干细胞研究中心成为世界级的干细胞研究中心的目标更向前迈进了一步。

全球第一株万能干细胞是由日本京都大学教授山中伸弥研究出来的,他把OTC4、SOX2、cMYC、KLF4四个基因送进皮肤细胞裡,发育成跟人类胚胎干细胞一样能干的干细胞,具有强大的增生及分化能力。但是后续研究却证实,嵌入的cMYC及KLF4为致癌基因,可能导致细胞癌化,这也让医学界对进一步应用踌躇不前。

那么如何避免加入致癌性基因,又可以成功发展出万能干细胞呢?在这篇文章中,研究人员利用胎儿脐带血管里的人体脐静脉内皮细胞HUVEC,只需要利用2个非致癌性基因OCT4及SOX2,就可以把HUVEC内皮细胞转变成万能干细胞,也不会让细胞癌化。

因为HUVEC内皮细胞取自新生儿脐带,具有取得容易的优点,且能够成功避免有致癌疑虑的基因,这项研究也是台湾在这项领域第一个杰出的成就,并且能和国际的干细胞研究同步。而且iPS细胞具有长成肝脏、神经等细胞的潜力,未来可望成为器官移植治疗时的细胞来源。

干细胞是人体内可以转化为各种器官和组织的基本细胞,极具生物医学价值。其中,胚胎干细胞是目前科学界公认最具分化能力的干细胞,也就是长出各种器官组织能力最强的干细胞,但须破坏胚胎才能取得,因而迭生伦理、法律的争议。因此,近年来,科学界转而研究诱导式多功能干细胞,又称万能干细胞,希望能取代胚胎干细胞。这项研究利用的胎儿脐带血管内皮细胞本就富含KLF4基因,这是天然的基因,不会有致癌风险;另外,cMYC跟KLF4基因功能类似,都扮演着启动分化的功能,只要送进OTC4 、SOX2两个基因,就能让脐带血管内皮细胞转化成万能干细胞,也不会有致癌疑虑,缩短临床运用的时程。

而且由于脐带血管跟脐带血没关係,胎儿出生后脐带就会丢弃,取得容易。当然研究人员也表示每一种干细胞都有它的问题,iPS细胞的成功率只有十万分之一,若万能干细胞能成功分化成心脏、肝脏、胰脏、神经等细胞,就能用来治疗神经、心脏、肝脏疾病及糖尿病,或用于药物测试上。

除此之外,近期台湾大学医院也公布最新肝癌治疗研究成果,研究人员以土拨鼠为实验对象,透过四合一基因疗法,罹患肝癌的土拨鼠肿瘤缩小85%以上,一公分以下的肿瘤甚至消失不见。研究团队利用基因治疗,先将抑制血管新生及诱发抗癌免疫反应等四大关键基因,放进病毒载体中,导入肝癌内,成功治疗罹患慢性肝炎土拨鼠身上的肝癌肿瘤。

(生物通:万纹)

作者简介:

颜伶汝 副研究员级主治医师

细胞及系统医学研究所

学历

1991 1996 M.D., School of Medicine, University of California, San Francisco (UCSF)

1986 1991 B.A, Summa Cum Laude, Music History/Literature & Performance, School of Fine Arts, University of California, Los Angeles (UCLA)

经历

2009 Associate Investigator and Attending Physician, Institute of Cellular & System Medicine, Division of Regenerative Medicine, NHRI, Zhunan

2005 2009 Assistant Investigator and Attending Physician, Institute of Cellular & System Medicine, Division of Regenerative Medicine (previously SCRC), NHRI, Zhunan

2002 2004 Postdoctoral Fellow, Stem Cell Research Center (SCRC), NHRI, Zhunan

1998 2001 Resident: PGY2 (PostGraduate Year 2), PGY3 and Chief Resident, Department of Obstetrics and Gynecology, EnChu Kong HospitalNational Taiwan University Hospital Joint Program, Taipei

1996 1997 Resident: PGY1, Department of Obstetrics and Gynecology, UCLA, USA

1993 1994 PostSophomore Fellow, Department of Pathology, UCLA, USA

荣誉奖励

2010 Junior Researcher Award, Academia Sinica

2010 Young Scientist Research Achievement Award, NHRI

2009 Wu TaYou Memorial Award (吴大猷纪念奖), Taiwan NSC

1997 Best Resident Award, Dept. of Ob/Gyn, UCLA

1996 UCSF/Peking Union Medical College (北京协和医学院) Exchange Student Scholarship

1992 UCSF/Univ. of Heidelberg (德国海德堡大学医学院) Exchange Student Scholarship

1991 Induction into Phi Beta Kappa Honor Society

1991 Outstanding Graduating Senior Award, UCLA

《Cell》iPS面临新挑战

时间:2009年12月11日来源:生物通

摘要: 生物通报道,iPS研究课题之热不仅在于它对再生医学的贡献,更在于它能有效地缓解胚胎干细胞研究所面临的伦理道德难题,如今,12月10日的《Cell》杂志刊发了一篇新的文章,iPS不能幸免于难同样面临伦理道德方面的难题。

生物通报道,iPS研究课题之热不仅在于它对再生医学的贡献,更在于它能有效地缓解胚胎干细胞研究所面临的伦理道德难题,如今,12月10日的《Cell》杂志刊发了一篇新的文章,iPS不能幸免于难同样面临伦理道德方面的难题。


生物通 iPS.doc

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