RiPS技术开启干细胞研究的新领域

小丫

原文：GRETCHEN VOGEL. (2010) New Technique RiPS Open Stem Cell Field. SCIENCE, 333, 1.
6 l  d5 C0 K7 D! v
' T( C+ R9 }0 A2 T) ~
2 I. T2 F+ i" k/ U) ?% a  g科学家最近发明了一种更便捷、更安全、更高效的方法来研究干细胞。哈佛干细胞医学院的Justin Ichida教授评价这个重大的发现，“这将是近一时期干细胞界内的最大发现，将会对推动干细胞研究的进程有着深远的意义”。
& L, t; }4 A' ]/ @7 p2 x0 L! n
4年前，困扰干细胞研究领域的科学家们遇到的最大的困难，莫过于干细胞取材必须要从胚胎中分离这个伦理问题，因此科学家一直试图寻找一个无需通过胚胎而直接得到干细胞的方法，从而绕过伦理问题。研究取得的最大进展就是利用4种因子将成体细胞诱导为干细胞，也就是诱导性多潜能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPS cell）。
" ~4 b0 t# O) I: A7 W4 u3 Z
+ g% T* e& W* j1 P$ K0 [$ k这个发现使得iPS的研究如火如荼。另外，还有一些实验室利用转基因技术使得成熟细胞分化，进而得到他们想要的细胞，这样也是可以避免从胚胎取样。然而上述这种细胞重编程技术也有很多缺点，比如转染目的基因的成熟细胞很容易使得细胞调节紊乱，令其无限增殖，成为肿瘤细胞，这样会严重影响实验结果。另外，还有一些研究发现，iPS细胞并不能像胚胎干细胞一样进行稳定的基因表达，并且还保留有一些诱导前原有细胞的特性，这些都会对后续实验造成影响。然而，最重要的一点就是获得ips的效率非常低，一般只有千分之一的几率，并且耗时，通常至少1个月才能诱导成功。
& z& G& ], y4 Y* {# e
9 c+ N* g8 _. \1 a& o  n不过，不用担心，新方法的问世可以非常完美地解决以上的问题。哈佛医学院Derrick Rossi教授等人发表在最新一期的《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）的文章指出，人工合成的RNA分子利用经典的基因转染技术诱导出的iPS比以前利用4因子诱导的技术可以至少节省一半的时间！它的原理就是RNA进入细胞后可以很快地转录和翻译出目的蛋白，进而新生的细胞可以精确地按照我们转入的基因型进行传代。（见图1）
  e" D- T2 s- [6 `9 T
: g# C$ y, a; z+ F! A
3 L% l/ C5 c: `0 o

图1. 新旧两种重编程技术的对比。更便捷、更安全、更高效的方法。新技术借助人工合成的RNA成功重编程成体细胞，从而令它们成为与来源细胞基因相同的细胞。

  

Rossi教授谈起，起初的研究发现，RNA进入细胞转录翻译蛋白以后，细胞会有自卫排斥反应，并导致细胞的程序性死亡。但是通过深入的研究发现，将RNA进行轻微的修饰“伪装”以后再转入细胞，细胞的排异反应并未启动，成功的令细胞“信以为真”。接下来，研究人员通过抑制干扰素的表达（干扰素是排斥外源RNA的最大凶手），使得RNA转录并翻译，表达了更多的目的蛋白。研究者还利用人工合成的RNA诱导技术将结缔组织中的成纤维细胞成功地再分化成类似于胚胎干细胞特性的新型细胞。他们称这种细胞为RiPS细胞，也就是NA诱导性多潜能干细胞（RNA-induced pluripotent stem cell，RiPS cell）。
$ w! }0 s. d) H/ x% W
让研究者惊喜的是，他们仅仅用了2周便有4%的细胞被成功诱导，这比之前的方法成功率提高了100倍，速度提升了2倍。当然还有很多科学家也在进行其它细胞重编程的研究，但是结果并不理想，远不如传统的技术。
% s9 J& d. w$ R* Z
/ Q8 R; V, _# }* w5 d1 \% MRossi教授团队进一步的研究证实了利用RNA转染诱导的技术是非常可行并且远远优于其它技术。实验数据显示，由这种方法得到的细胞在功能和形态上与ES细胞更加的相似，甚至比iPS细胞还接近。举个例子，人工合成编码肌肉细胞的RNA可以使得成纤维细胞和RiPS细胞同时转化成肌肉细胞。
# z5 ^6 ]7 b; F% Z) U0 Y# X* c' k2 `
7 }6 W+ b# a  x5 c2 a6 J% {( U  y哈佛大学的干细胞研究所的Douglas Melton教授充分肯定了这个发现，“这是一个多么伟大的进步！”
+ R1 i1 ]* }6 n) }4 T9 |/ j3 \
' o* [% C3 d( GRossi教授说这个方法是非常容易做到，只要你的实验室有基本的分子生物学的仪器和设备，你就可以合成这些人工RNA，并且进行研究。
; l9 C- B2 t& j
- k# `' _% I3 l) u6 u- V9 l" DRossi教授等人认为利用修饰RNA可以使得细胞转录生成目的蛋白这一技术不仅可以用在干细胞研究领域，还可以用到别的领域。比如发育学家可以利用这个技术更好地深入研究某个基因的功能。Ross教授说：“这是RNAi技术的另一应用”。科学家们可以利用这一技术使基因在细胞中不表达，从而进一步深入研究。Rossi教授还展望了他们团队将会利用这一技术去特定地表达一些有益的健康蛋白从而替换患者的致病蛋白，以达到治病救人的临床目的。“只要有这个技术，我们就可以使人体的成纤维细胞重新恢复活力，再次拥有再分化的潜能。”

4 k4 w( X) T4 q