常用的iPS重編程方法是否安全?
日期:2016-02-23 09:17:21
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(稱為iPSCs)類似于人類胚胎干細(xì)胞,這兩種細(xì)胞具有獨(dú)特的自我更新能力,具有靈活性,能變成人體中的任何細(xì)胞。然而,iPSC細(xì)胞是由重編程的皮膚或血細(xì)胞產(chǎn)生的,并不需要胚胎。
重編程是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程(大約一至兩周),大部分效率不高,通常只有少于1%的原發(fā)性皮膚或血細(xì)胞能成功地變成iPSC。iPSCs在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力,它們可以提供患者特異性細(xì)胞的單一來源,替換那些因損傷或疾病而失去的細(xì)胞。它們也可以被用來制備新的疾病模型,利用這些模型可以開發(fā)新的藥物和治療方法。
目前制備干細(xì)胞的重編程方法有很多。2月19日,2012年諾獎(jiǎng)得主山中伸彌在Nature Reviews Molecular Cell Biology雜志上發(fā)表文章,全面回顧了iPS重編程的發(fā)展歷程。而在1月13日,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的科學(xué)家們開發(fā)出了一種新方法,通過“擠壓”細(xì)胞可將它們轉(zhuǎn)變?yōu)楦杉?xì)胞。這種方法為大規(guī)模生成醫(yī)用干細(xì)胞鋪平了道路。在細(xì)胞重編程方面,科學(xué)家們也取得了很多進(jìn)展,例如,美國(guó)Gladstone研究所和加州大學(xué)舊金山分校(UCSF)的科學(xué)家們,成功將人體皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為功能健全的胰腺細(xì)胞。新的細(xì)胞可產(chǎn)生胰島素響應(yīng)葡萄糖水平的變化,并且,在移植到疾病小鼠模型體內(nèi)之后,這些細(xì)胞可保護(hù)動(dòng)物免于患上糖尿病。這項(xiàng)新的研究發(fā)表于《Nature Communications》。
然而,誘導(dǎo)多能性的壓力可能會(huì)在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)的過程中帶來有害的DNA突變,這會(huì)影響它們?cè)?/span>細(xì)胞療法中的應(yīng)用。最近,由美國(guó)斯克里普斯研究所(TSRI)和J. Craig Venter研究所(JCVI)的科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的一項(xiàng)新研究證明,制備多潛能干細(xì)胞供臨床使用的行為,不太可能將致癌基因突變傳遞給患者。這項(xiàng)研究發(fā)表于2016年2月19日的《Nature Communications》雜志上,是在快速發(fā)展的干細(xì)胞治療領(lǐng)域中評(píng)估患者安全的重要一步。
這項(xiàng)新的研究主要關(guān)注的是,在人類患者中使用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)的安全性。由于iPSCs可以分化為體內(nèi)任何類型的細(xì)胞,因此,它們有可能修復(fù)由受傷或疾?。ㄈ缗两鹕投喟l(fā)性硬化癥)引起的損害。
本研究共同負(fù)責(zé)人、TSRI發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)教授Jeanne Loring,和JCVI人類生物學(xué)教授Nicholas J. Schork指出:“我們想知道,重編程細(xì)胞是否會(huì)使細(xì)胞易于突變。答案是‘不’。”Schork補(bǔ)充說:“病人的安全是第一位的,而我們的研究第一次解決了關(guān)于‘iPSC細(xì)胞替換策略’的安全問題,并有望將引發(fā)科學(xué)界更多的興趣。”
為了制備一個(gè)iPSC,科學(xué)家們必須重編程一個(gè)成人細(xì)胞,如皮膚細(xì)胞,以表達(dá)一組不同的基因,這可以使用病毒作為載體,或使用信使RNA(mRNA)分子來完成。
研究人員研究了生產(chǎn)iPSC的三種常用方法(整合逆轉(zhuǎn)錄病毒載體、非整合仙臺(tái)病毒和合成的mRNA),評(píng)估每一種方法引發(fā)致癌基因突變的潛力。雖然研究人員注意到了在iPSCs中的一些輕微改動(dòng),但是沒有哪種方法可導(dǎo)致顯著的突變。研究人員重復(fù)實(shí)驗(yàn)2次以上,再次發(fā)現(xiàn)沒有顯著的風(fēng)險(xiǎn)。
Loring表示:“我們用來制備多能干細(xì)胞的方法,是安全的。”
科學(xué)家們警告說,細(xì)胞重編程過程中即使iPSCs沒有獲得致癌突變,但是以后隨著iPSCs在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)物中的繁殖,潛在有害的突變可能會(huì)積累。Loring說,在將這些細(xì)胞用于治療之前,科學(xué)家們必須分析他們的細(xì)胞,以發(fā)現(xiàn)這些突變。
Loring說:“我們需要繼續(xù)制備這些細(xì)胞以供臨床應(yīng)用。我們推薦的質(zhì)量控制是,在你將這些細(xì)胞用于人類之前,使用基因組方法,來全面地表征它們。”