华人干细胞专家：给iPS泼点冷水

　　

生物通报道，iPS炙手可热的程度从08年Science十大突破和09年Nature Methods十大技术可见一斑，再生医学领域中，iPS被赋予无与伦比的光芒，因为iPS被证实具有全能性，具有与胚胎干细胞一样的功能。

 

然而，华人干细胞专家、威斯康星大学麦迪逊分校医学和公共卫生学院的张素春教授的一项研究得出的结论却并不十分乐观。这篇研究性论文Neural differentiation of human induced pluripotent stem cells follows developmental principles but with variable potency发表在《美国科学院学报》上。对文章有贡献的还有俞君英和James Thomas。

 

张素春教授比较了iPS细胞和胚胎细胞变成大脑细胞的能力，iPS细胞-- 即便是那些不用导入外源基因诱导的iPS-- 比对应的胚胎干细胞的分化的效率和忠实度低。

 

张素春教授说，这项iPS细胞可预测性更差（与胚胎干细胞相比）的发现意味着在把它们可靠地用于临床环境之前还需要解决更多的问题。

 

相比之下胚胎干细胞的可预测性很好， iPS细胞却不是这样。这意味着目前仍然需要进行一些研究从而制造出理想的诱导多能干细胞，用于应用。

 

威斯康星大学张素春教授研究小组比较了5个胚胎干细胞系和用不同方法培育而成的12个iPS细胞系的分化能力。胚胎干细胞被认为是全能干细胞（能分化成人体全部220种细胞的细胞）的"金标准"。

 

张素春教授研究组发现iPS细胞能分化成神经祖细胞，并进一步分化成组成大脑的各种功能神经元。然而，它们并不能忠实地重现胚胎干细胞的所有分化能力，这表明，一些未知因素可能限制了它们在实验室中为疾病建模的用途——这是干细胞技术最重要的有潜力的早期应用之一。这类未知数还可能限制它们在临床环境下细胞移植等应用。

 

有趣的是，这项新的研究提示，用于把皮肤细胞重编程从而变成空白的多能细胞的基因的存在与否并不影响它们的分化能力。在该研究中测试的一些诱导干细胞系是利用绕过了把皮肤细胞重编程从而变成空白多能细胞的基因的技术培育成的。

 

这些结果很令人惊讶，这也告诉我们目前培育的iPS细胞的技术仍然不是最优的。还有改进的空间。

 

张素春教授指出，尽管诱导干细胞存在不可预测性，这些细胞仍然可以用于制作特定种类细胞的细胞群，让它们可以用于某些应用，诸如测试有潜力的新药的效果和毒性。他还指出，他的研究组发现的这些限制是可能较快地解决的技术问题。这看上去是一个技术问题，技术问题通常是能够克服的。关键在于确定是什么东西起作用，让这些诱导细胞变得不同。

（生物通 小茜）

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生物通推荐原文检索

Neural differentiation of human induced pluripotent stem cells follows developmental principles but with variable potency

Bao-Yang Hua, Jason P. Weicka, Junying Yub, Li-Xiang Maa, Xiao-Qing Zhanga, James A. Thomsonb,c, and Su-Chun Zhanga,c,d,1

- Author Affiliations

 

aWaisman Center,

bGenome Center,

cDepartment of Anatomy, and

dDepartment of Neurology, School of Medicine and Public Health, University of Wisconsin, Madison, WI 53705

Edited by Rudolf Jaenisch, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, MA, and approved January 19, 2010 (received for review September 1, 2009)

【Abstract】

For the promise of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) to be realized, it is necessary to ask if and how efficiently they may be differentiated to functional cells of various lineages. Here, we have directly compared the neural-differentiation capacity of human iPSCs and embryonic stem cells (ESCs). We have shown that human iPSCs use the same transcriptional network to generate neuroepithelia and functionally appropriate neuronal types over the same developmental time course as hESCs in response to the same set of morphogens; however, they do it with significantly reduced efficiency and increased variability. These results were consistent across iPSC lines and independent of the set of reprogramming transgenes used to derive iPSCs as well as the presence or absence of reprogramming transgenes in iPSCs. These findings, which show a need for improving differentiation potency of iPSCs, suggest the possibility of employing human iPSCs in pathological studies, therapeutic screening, and autologous cell transplantation.

 

张素春教授

Su-Chun Zhang

M.D., Wenzhou Medical College

PhD, University of Saskatchewan

Group Coordinator, Molecular and Genetic Sciences Group

Professor of Anatomy and Neurology

复旦大学教授，受聘为国家教育部第七批“****奖励计划特聘教授”，聘任岗位：人体解剖与组织胚胎学

 

张素春，男，1963年3月出生于温岭市松门镇远景村，1992年出国留学于美国，1996年获加拿大萨斯卡其温大学细胞生物学博士学位。现在美国威斯康新大学医学院从事解剖学和神经内科学研究。

 

张素春于1979年毕业于松门中学后就读于温州学院并于1984年留校任教。1986年赴上海医科大学（现复旦大学上海医学院）攻读研究生并于1989年留任讲师。1992年初赴美国加利福尼亚大学旧金山医学院做博士后研究，同年底转学加拿大萨斯卡其温大学并于1996年获该校细胞生物学博士学位。随后被聘为美国威斯康新大学博士后研究员，主要从事神经干细胞生物学和脑移植的研究，其间发表了二十多篇包括美国科学院报在内的富有影响的学术论文，获两项专利。

 

在1996年至2000年的博士后研究期间，张素春与世界上首位分离出人胚干细胞的科学家Thomson合作将人胚干细胞转化为脑细胞。由于人体所有的细胞、组织、或器官源自人胚干细胞，干细胞的应用极广。但是，由于人胚干细胞是从早期的受精卵中提取的，该研究涉足伦理规范。因此当时的美国政府不准许联邦资金用于该项研究。在此环境下，张春春和Thomson等六人组建了一个私立的干细胞研究所，称为WiCellInstitute。该研究所现在成为世界各国包括中国在内的研究机构提供人胚干细胞的中心