改变细胞命运的两大技术
改变细胞命运的两大技术-----定向重编程技术与诱导多潜能干细胞技术
人体内的细胞是如何变成神经细胞、心脏细胞或血液细胞并一直维持不变的呢?根据发育生物学我们得知,在经历了一系列限制分化潜能的分化作用之后,胚胎干细胞(embryonic stem cell, ESC)会逐渐从可以分化成各种细胞的多能状态(multipotent state)转变成某种高度特异性的体细胞状态。
20世纪60年代,John Gurdon等人观察到了一个惊人的现象,如果将一个已分化的蛙细胞核植入去核的蛙卵细胞,便会得到一个全能的受精卵细胞,并且最终发育成一只青蛙。这种借助细胞核开展的重编程操作在1996年又一次获得了成功。同一年多莉羊诞生了,这是世界上第一次成功对成年哺乳动物体细胞进行的克隆操作。此后,陆续出现了一系列的报道----在一个转录因子的重编程作用下就能彻底改变细胞的“命运”,比如Walter Gehring等人报道的在果蝇腿上异位表达Pax6因子就可以诱导出眼睛。不过,如何让这些方法在再生医学领域中得到很好的应用却一直没有引起太多人的重视。
所有这一切终在2006年Yamanaka等人的伟大实验得到了彻底的改变。Yamanaka等人发现,将一些转录因子转入细胞之后就能彻底改变细胞的命运。2007分别用Oct3/4、Sox2、 Klf4、和c-Myc以及OCT4、SOX2、NANOG和 LIN28将人的体细胞诱导成iPS。2008年Daley小组运用4种或6种因子组合将多种人体细胞(不同来源或处于不同发育阶段)重编程为iPS细胞。同年,Jaenisch小组证实鼠iPS细胞来源的多巴胺神经元移植进帕金森病大鼠脑内,可有效缓解其症状和改善其行为,说明iPS对复杂疾病治疗的可能性;他们又运用Oct4、Sox2、c-Myc和C-EBP将终末分化的鼠成熟B细胞重编程为iPS细胞。紧接着Melton小组证实Oct4、Sox2和VPA组合运用可将人成纤维细胞重编程iPS细胞。2009年,Jaenisch小组将移除外源基因的人iPS细胞成功诱导成多巴胺神经元,该成功为人帕金森氏症的治疗带来福音。
直到2012年诺贝尔医学生理学奖授予细胞编程领域的山中伸弥和约翰·格登,前者主要从事诱导多功能干细胞(iPS)方面的开创性研究,而后者从事细胞核移植方面的开创性研究。很明显,这种诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)技术对于再生医学具有划时代的意义,它可以带动成千上万个研究项目,而且这些项目涉及的面很广,从细胞治疗、疾病模型到个性化医疗等不一而足。日本于2013年6月已经批准了iPS的首个临床试验,利用分化产生的色素上皮细胞,进行视网膜再生治疗。相信在未来的5-10年,重编程会成为干细胞领域的基础,成为一项高度标准化的新兴产业。
重编程技术取得了这么多开创性的结果,证实iPS细胞具有的极大可塑性和灵活性,我们自然而然地就会产生这样一个疑问:是否可以指定一份通用的路线图以评价目前的重编程研究呢?
按照这个技术路线,Cellapy公司制定了一个标准化的iPS技术服务。为了保证用于人类疾病治疗的人iPS细胞的安全性,避免重编程过程中病毒感染、外源基因插入、动物源饲养层和培养基的污染等,我们采用电转质粒的方式进行重编程,这样大大降低了人iPS致癌、致病的风险。Cellapy公司还推出了Reproeasy人体细胞重编程培养基,采用完全无动物源成分的配方、支持无饲养层培养,消除了动物源污染所带来的威胁。
Cellapy使用目前国际上公认的高效、安全的episome电转的方法,产生非病毒整合的人iPS细胞,为广大科研工作者提供优质服务。
服务项目 | 基本程序 | 验收成果 | 时间 |
重编程 | 病毒/电转进入细胞,重编程培养 | 得到原代iPS克隆 | 40天 |
细胞扩增 | 挑取克隆扩增 | 得到1株单克隆iPS细胞系 | 30天 |
多潜能标志物染色 | 免疫荧光染色 | 1株细胞免疫荧光照片 | 20天 |
核型 | 核型分析 | 1株细胞核型图像 | 20天 |
畸胎瘤 | SCID小鼠接种细胞,石蜡切片,HE染色 | 1株细胞HE染色及图像 | 60天 |
实验报告 | 收到结果,撰写实验报告 | 结构清晰,数据图表完整 | 10天 |