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最佳活性氧水平是制造诱导性多能干细胞的关键

点击次数：2198 发布时间：2016/4/27 16:47:58

在一项的研究中，来自美国休斯敦卫理公会研究所（Houston Methodist Research Institute, HMRI）的研究人员鉴定出并描述了一种在将成体细胞（体内除精细胞或卵细胞之外的细胞）转化为干细胞中发挥关键作用的生物因子。相关研究结果于2016年4月21日在线发表在Cell Reports期刊上，论文标题为“Optimal ROS Signaling Is Critical for Nuclear Reprogramming”。论文通信作者为HMRI心血管科学系主任John P. Cooke博士。

Cooke说，考虑一下动画片《变形金刚》：卡车和汽车可变成机器人；他们操纵成体细胞中的基因，表达特异性的蛋白，从而将它们重编程为诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPS细胞）。

iPS细胞能够分化为任何一种类型的成体细胞，这就使得它们成为一种潜在有价值的抵抗众多疾病的武器。在这项研究中，Cooke和他的同事们发现活性氧（ROS，也被称作氧衍生自由基）在细胞核重编程中发挥着至关重要的作用。通过利用多种方法诱导成体细胞变成iPS细胞，研究人员首次发现在重编程早期阶段，这种转化始终与增加产生的ROS水平相伴随。

Cooke说，“当我们利用基因工具敲除控制ROS产生的酶，或者我们利用抗氧化剂清除任何产生的ROS时，我们观察到iPS细胞集落形成显著下降。相反地，ROS过度产生也会损害iPS细胞形成，这意味着*佳的iPS细胞产生发生在自由基产生的适宜区域（Goldilock＇s zone）内－－-太少或太多都会导致重编程停止。”

*终，研究人员发现当iPS细胞成熟时，产生的ROS水平下降了，而且这些成熟的iPS细胞集落在低ROS水平的细胞环境中存活得。这项研究是对2012年发表在Cell期刊上的一篇文章（Cell, 26 October 2012, doi:10.1016/j.cell.2012.09.034）－－-在这篇文章中，Cooke 证实用来运送重编程基因（Oct4、Sox2, Klf4和c-Myc ）的病毒并不只是载体而已－－-的扩展研究。

Cooke解释道，“我们了解到，病毒载体在重编程中发挥作用。它们对先天性免疫信号的激活导致将成体细胞转化为iPS细胞所必不可少的表观遗传变化。”

已知先天免疫信号促进参与细胞防御的ROS产生。Cooke说，他的团队正在开发方法来操纵ROS的先天性免疫信号，以便化产生iPS细胞和更好地指导它们分化。

更好地理解成体细胞经重编程变成iPS细胞的机制是进一步开展研究理解和治疗疾病的关键。比如，科学家们能够获取阿尔茨海默病患者的皮肤细胞，将它们重编程为iPS细胞，然后将这些iPS细胞分化为神经元，这样就能够研究个人的脑细胞。因此，iPS细胞在理解不同疾病过程中是有用处的，而且可能也被用来开发出再生性疗法。

原创作者：上海信裕生物科技有限公司