《诱导多能干细胞暗示范可尼贫血是一种胎儿疾病》

  • 来源专题:再生医学与健康研发动态监测
  • 编译者: liuq
  • 发布时间:2016-03-24
  • 范可尼贫血(Fanconi anemia ,FA)是一种导致大范围生长缺陷的遗传性疾病 ,包括经常致癌。在分子水平上,FA造成受损DNA修复。在健康个体中, DNA损伤会激活两个FA蛋白质,FANCD2 和FANCI。这些蛋白质结合相关的染色质并促进同源重组和跨损伤合成。尽管它影响广泛,但最严重的是造血异常。尽管病人可以活几十年,常见的症状表现在儿童早期,但人们对疾病在早期阶段的进展知之甚少。因此,Megumu Saito实验室准备利用一个诱导多能干细胞模型来研究该疾病的早期阶段。

    实验室从6个 FA患者中获得他们的成纤维细胞,然后将细胞重新编程为多能性状态(“诱导多能性”细胞)。为了确定病理的分子机制, 他们克隆患者具有正常FA基因的iPS细胞,并诱导出健康FANCD2基因的表达。经过修正的克隆细胞的造血细胞数量远高于未修正的细胞,并表达出更多参与造血的基因。据该研究的主要作者之一的助理教授Akira Niwa所说,这一研究表明FA是一种在子宫里发展的疾病。“我们不知道造血衰竭发生的第一时间。但在这里我们知道它发生在出生之前。”

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    • 来源专题:再生医学与健康研发动态监测
    • 编译者:liuq
    • 发布时间:2016-03-23
    • 杜氏肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy ,DMD)是一种肌肉疾病,在幼儿期显示症状并造成逐渐萎缩,最终死亡。它几乎没法治疗,部分原因是不了解DMD的发展过程,尽管众所周知,蛋白肌营养不良的非正常表现是错误的。通常,为了研究DMD的发展,患者的肌肉细胞,即发展成肌细胞的细胞,被用来研究DMD的发展。然而,由于患者遭受多变的DMD阶段,他们的细胞不适合用于DMD早期发展和预防措施的研究。为了克服这个问题, CiRA的高级讲师Hidetoshi Sakurai和他的团队,与京都大学前沿医学科学研究所合作设计了一个模型,将早期分化阶段的纤维细胞重组成完整的肌肉细胞。 这个策略取决于患者细胞第一次重组成诱导多能干细胞(induced pluripotent stem ,iPS),和之后的引入分化诱导多能干细胞的基因到肌肉细胞。“我们的模型允许我们使用相同的遗传背景来研究发病机理的早期阶段,而这个研究在过去是不可能的,” CiRA的研究员Emi Shoji说道,他以第一作者的身份将相关研究发表在《科学报告》中,为DMD的发展提供了新的见解。 肌肉收缩取决于大量的钙(Ca2 +)离子进入细胞。然而,过多的涌入导致细胞功能障碍或死亡,这被认为是DMD的根本原因。“对Ca2 +如何涌入完整细胞而导致DMD致病性爆发的准确评估是重要的,”Shoji说。因此,她用电流刺激它们的模型来模拟肌肉细胞收缩,发现DMD患者的细胞有显著的流入增加。进一步研究将其归咎于瞬时受体电位(transient receptor potential ,TRP)渠道,即Ca2 +离子进入细胞的途径。这个观察与其他模型是一致的,为DMD提供了一个清晰的药物治疗靶子。更重要的是,它应该允许科学家在DMD早期阶段发现药物制剂。“TRP通道之前已确定。但是因为我们的模型使用取自于患者的臀部细胞,所以我们找到治愈DMD的新药物是有可能的 ,”Sakurai说。
  • 《广州生物院首次实现化学方法高效诱导多能干细胞》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-04-06
    • 中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究员领衔的研究团队经过5年攻关,揭示了化学方法制备干细胞的科学原理,开发了简单、高效、标准化制备干细胞的方法,为诱导多能干细胞的研究和优化制备途径提供了全新的科学视角和解决方案。相关成果于2018年4月6日零时在线发表在国际干细胞权威杂志Cell Stem Cell(细胞·干细胞)上。 诱导多能干细胞可以帮助人类了解细胞“变身”的奥秘,为科学界提供了一个窥探生命本质的窗口。多能干细胞还可以用于再生新的组织和器官,为疾病治疗和再生医学提供“种子”细胞来源。日本科学家、2012年诺贝尔生理或医学奖获得者山中伸弥利用病毒载体进行基因运送,具有潜在的致癌隐患,对于以后的临床应用有较大风险。为了将体细胞诱导为多能干细胞,各国科学家不断地开辟新方法。后期,科学家们利用化学小分子替代山中伸弥因子诱导出了多能干细胞,但存在步骤多、时间长、效率低、机理不清楚等缺点。 裴端卿领衔的科研团队经过5年的努力,开发出一套高效、简单的化学小分子诱导多能干细胞的方法, 简称为CIP(Chemical Induction of Pluripotency),即化合物诱导干细胞多能性。裴端卿指出,该方案只需要给细胞用两种不同的“药水”依次“洗澡”,便可以将体细胞“返老还童”到干细胞的状态。这一方法比之前的方案简单、高效,所需的初始细胞量少。更重要的是,可以实现多种体细胞类型“返老还童”,包括在体外极难培养的肝细胞。 这些神奇的“魔法药水”是如何将成体细胞诱导到胚胎发育早期的多能干细胞状态的呢?裴端卿说,在个体中,所有的细胞都拥有同样的染色质,为什么会形成形态各异、功能不同的各种细胞呢?原来,细胞在发生可识别的形态变化之前,就因受到约束而向特定方向分化,确定了其未来的发育命运。团队研究发现,细胞的命运受到细胞核内部的“信息中枢”染色质的状态控制。细胞染色质的开放(1)与关闭(0)状态总和,构成了决定细胞命运状态,这种情况就犹如计算机二进制的“密码串”,进而将细胞“锁”在了特定状态。 由于没有引入外源基因,该方法操作简便、诱导过程条件均匀、所有成分明确、标准化,将为干细胞应用提供安全、高效的制备方法,具有广阔市场应用前景。与此同时,为开辟药物诱导细胞命运转变提供了新方向,将极大推动干细胞及再生医学的发展,服务于我国的医疗与卫生事业。 中国科学院上海药物研究所研究员、国家新药筛选中心副主任谢欣表示,该研究方法与常规的诱导方法有显著区别,Brdu这一小分子直接整合入DNA,重塑染色质结构,从而改变基因表达,这是一个全新的机制。且本研究极大提高了诱导的效率,使化学诱导有望成为诱导多能干细胞的常规方法。同时,这一机制可以指导科学家有目标地设计化合物小分子来改变染色质结构,从而更加优化化学诱导重编程体系。更为重要的是,中国科学家在化合物诱导多能干细胞的领域上互为补位,使我国在该领域处于世界领先的地位。 论文共同通讯作者为裴端卿研究员、刘晶研究员。广州生物院博士生曹尚涛、李东伟博士、余胜勇硕士为论文的共同第一作者。研究工作得到了国家重点研发项目、中国科学院、国家自然科学基金、广东省和广州市的经费支持。