山中伸弥发现降低iPS细胞癌变风险的新培养方法

小丫

  2010年8月

( N! T4 g: G" g. t( U, f     领导这一研究的是iPS技术的创始人之一——日本京都大学的山中伸弥博士。他出生于日本大阪府，日本医学家。中伸弥是京都大学教授，大阪市立大学医学博士(1993年)。2008年获颁邵逸夫生命科学与医学奖。
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3 l' E# d; D; B/ ]　　日本京都大学的研究人员开发出一种iPS细胞的培养方法。这种方法可以降低细胞癌变的风险，并提高细胞培养的效率。相关研究结果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。
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1 `$ H& S  S0 P# w　　iPS细胞可经由人体细胞获得。鉴于它们可以分化成各种细胞或组织，因此iPS细胞在再生医学中极具应用价值。

2 \! x& A! i' A% |2 s8 o　　目前人们采用四种基因——KLF4、OCT4、SOX2和c-Myc将正常体细胞转化为iPS细胞。其中，c-Myc基因具有致癌性。如果避免使用这个基因，又会降低iPS细胞的转化效率。这个问题是目前制约iPS临床应用的最大问题。
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! d4 |) \6 ~5 c; @% ?　　不过，现在由干细胞研究先锋山中伸弥以及讲师中川诚人带领的研究团队发现一种转录因子L-Myc的结构与c-Myc非常相近，于是他们决定以L-Myc基因代替c-Myc基因。为了比较两种基因的功能，研究人员分别将L-Myc和c-Myc两种基因搭配其它3种基因一并导入实验小鼠体细胞中，培育出iPS细胞。继而让iPS细胞分化成生殖细胞，并培育出实验小鼠。大约两年后，由含c-Myc基因的iPS细胞培育而成的实验小鼠70%以上出现了肿瘤，而利用含L-Myc基因的实验小鼠则几乎未发现肿瘤。

1 }$ Z% I9 \7 T  F) y! h6 w　　此外，L-Myc方法转化iPS细胞的效率比较高，实验鼠体细胞转化为iPS细胞的比率提高了4倍左右，而人体体细胞转化为iPS细胞的比率则提高了3倍左右。值得注意的是，L-Myc方法令iPS细胞分化成实验鼠生殖细胞的比率为只植入其它3种基因的5倍。

; M" K1 ^" P* F　　Nakagawa指出，这项技术大体上解决了iPS细胞发育成癌细胞的问题，具有重要意义。在临床应用中，可以利用L-Myc方法令iPS细胞分化为神经细胞从而植入患者体内进行相应治疗。不过这些植入的细胞是否携带癌症风险还有待进一步研究。
       原文检索：

　　Masato Nakagawa, Nanako Takizawa, Megumi Narita, Tomoko Ichisaka, and Shinya Yamanak. (2010) Promotion of direct reprogramming by transformation-deficient Myc. PNAS published ahead of print July 26, 2010.

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摘要： 来自日本京都大学，日本科学技术振兴机构(Japan Science and Technology Agency，简称JST)的研究人员发现了避免iPS细胞癌变的新培养方法，这对于iPS技术而言是一项重要突破。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》PNAS杂志上。
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7 s: l4 f& |: f　　生物通报道：来自日本京都大学，日本科学技术振兴机构(Japan Science and Technology Agency，简称JST)的研究人员发现了避免iPS细胞癌变的新培养方法，这对于iPS技术而言是一项重要突破。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》PNAS杂志上。

4 `& ~% `) Q! J　　领导这一研究的是iPS技术的创始人之一日本京都大学的山中伸弥博士，其出生于日本大阪府，日本医学家，京都大学教授，大阪市立大学医学博士(1993年)。2008年获颁邵逸夫生命科学与医学奖。

1 w4 {' k% {/ v/ X　　多能干细胞(Pluripotent stem cell，Ps)是当前干细胞研究的热点和焦点。它可以分化成体内所有的细胞，进而形成身体的所有组织和器官。因此，多能干细胞的研究不仅具有重要的理论意义，而且在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。但是过去认为多能干细胞只能从人胚胎中获得。2007年，美国和日本科学家发现，应用人和鼠的正常皮肤细胞，导入KLF4、OCT4、SOX2和C-MYC四种基因，即可由正常体细胞转化成多能干细胞。这种基因诱导而产生的多能干细胞称为诱导多能干细胞(iPs)，除了皮肤细胞，其他体细胞也可以产生iPs。
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8 L, C3 q; z6 f　　可以说多能干细胞研究和应用将会成为21世纪最伟大的医学生物学成就之一。然而，iPS从研究理论走向临床应用还有很艰难的路要走。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. C-MYC 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。
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9 {* U- z* i. o  d! p+ h6 }8 h* f( X　　山中伸弥研究组之前曾培育出36种不同细胞来源的iPS细胞，接下来分别将这些重新编程的多能干细胞细胞诱导成神经细胞secondary neurospheres (SNS)，将这些神经细胞植入小鼠的大脑观察小鼠的致癌性。
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4 z- o. o7 E1 r& }6 R/ v　　研究人员发现不同来源的iPS在致癌性上有很大的差异。致癌性最低的是：胚胎干细胞和胚胎成纤维细胞来源的iPS细胞，仅有8%出现致癌性。而来自小鼠尾巴皮肤细胞的iPS细胞致癌性最高，达到83%。而如果iPS细胞来自成年小鼠的胃细胞，其体内没有出现肿瘤。
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　　为了解决这个问题，在最新的这项研究中，研究人员发现在培育iPS细胞的时候，使用基因“L-Myc”代替基因“c-Myc”，可大幅降低iPS细胞癌变的风险，从而有效生成安全的iPS细胞。
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0 E1 x; T" \0 W& a　　研究人员发现基因“L-Myc”的结构与“c-Myc”非常相近。为了比较两种基因的功能，研究人员分别把这两种基因搭配其他3种基因一起植入实验鼠体细胞中，培育出iPS细胞。然后再令iPS细胞分化成生殖细胞，并培育出实验鼠。约两年后，用含“c-Myc”基因的iPS细胞培育的实验鼠有70%以上出现了肿瘤，而利用“L-Myc”基因的则几乎未发现肿瘤。
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　　而且新方法培育iPS细胞的效率也比较高。与使用原先的培育方法相比，使用新方法可使实验鼠体细胞转化为iPS细胞的比例提高到4倍左右，人类体细胞转化为iPS细胞的比例提高到3倍左右。与只植入其他3种基因相比，使用新方法iPS细胞分化成实验鼠生殖细胞的比例约是前者的5倍。