幹細胞——這次不帶癌症

在取得突破性發現一週後,科學家報告說,他們可以在不使用已知會導致癌症的生長因子的情況下,將人類皮膚細胞重新程式設計為類似胚胎幹細胞的行為

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緊隨上週的宣佈,日本和威斯康星州的兩個實驗室已將人類皮膚細胞轉化為行為非常像胚胎幹細胞的細胞,其中一種方法有所改進。

在突破的餘波中,出現了一些關於兩組技術的重要說明,這些技術涉及將四個基因插入細胞,這些基因編碼轉錄因子,轉錄因子又啟用細胞中的其他基因:威斯康星大學小組使用了胎兒和新生兒成纖維細胞(有助於傷口癒合的結締組織細胞);京都大學的研究人員使用了來自一名36歲婦女和一名69歲男子的成纖維細胞。研究人員報告說,使用較老的細胞取得了成功,但不利的是,他們注意到他們使用了名為c-Myc的基因,該基因被稱為原癌基因,因為它會促進腫瘤生長。

現在,以生物學家山中伸彌為首的京都團隊報告說,他們可以在小鼠和人類的成人皮膚細胞中重新程式設計為誘導多能幹(iPS)細胞,而無需c-Myc。此外,在小鼠模型中,當細胞被整合到胚胎中時,成年動物患癌症的風險會大大降低。但有一個問題:“我們發現,省略[c-Myc]會導致iPS細胞集落的數量減少,”山中透過電子郵件告訴ScientificAmerican.com。“這個過程也需要更長的時間。但是,大多數產生的iPS細胞都非常好。”


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馬薩諸塞州伍斯特市高階細胞技術公司的幹細胞生物學家兼首席科學官羅伯特·蘭扎說,這克服了該過程中的一個關鍵障礙。他說,這表明“您可以在沒有c-Myc的情況下做到這一點,並且仍然可以使用成年細胞獲得成功”。

京都小組轉換小鼠和人類皮膚細胞的方法涉及相同的基因,這些基因透過逆轉錄病毒載體隨機插入細胞的DNA中。除了c-Myc,研究人員還使用了Klf4和威斯康星州科學家使用的兩個相同基因Oct3/4Sox2,它們是幹細胞研究中眾所周知的試劑。山中最近證明,這種組合可以有效地將小鼠皮膚細胞重新程式設計為iPS細胞。結果證明,同樣的配方也可以用於人類細胞。

當研究小組去除c-Myc基因時,他們仍然能夠建立iPS細胞,但是該過程花費的時間延長了數週,並且產生的細胞數量減少了100倍。但是,新方法在涉及由正常細胞和iPS細胞組成的小鼠模型中顯示出其有效性。37只攜帶由四種成分組合而成的iPS細胞的小鼠中,有6只在出生後100天內發生了腫瘤。相比之下,由三種基因混合物製成的26只嵌合體均未顯示出任何腫瘤生長的跡象。

蘭扎說,這兩種系統仍然存在問題。他指出,這些細胞“仍然經過了嚴重修改”,這是指將基因插入皮膚細胞的方法。由於基因可能最終出現在細胞DNA中的任何位置,因此即使沒有c-Myc,該方法本身也會增加患癌症的風險。還有食品藥品監督管理局 (FDA) 批准的問題。“我認為FDA不允許我們使用這些病毒修飾的細胞,”他說。

兩個團隊的成員都表示,需要一種新的遞送機制才能將他們的轉錄因子引入皮膚細胞。威斯康星州研究工作中的助理科學家於俊英說:“它只會使重新程式設計的細胞更加安全。”

可能性很多,但是解決這些技術非常困難——例如,小分子可以與細胞受體結合並被帶入膜中,但是必須找到正確的組合,以使遞送機制不會過於龐大,並且可以正確(並且儘可能安全)地將其有效載荷輸送到細胞內部。山中補充說:“我們將在未來檢查逆轉錄病毒整合的影響。”“我們還將嘗試用其他東西代替逆轉錄病毒。”

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