评超越iPS的细胞编程技术 再生医学三足鼎立

　　

生物通报道，27日的Nature在线版刊发了一篇再生医学研究的新突破研究文章，一种绕过iPS，绕过胚胎干细胞的细胞定向重新编程技术诞生了，斯坦福大学干细胞与再生医学研究所所长认为，这一举措是再生医学领域中的巨大飞跃。

 

再生医学，是指利用生物学及工程学的理论方法，促进机体自我修复与再生，或构建新的组织与器官，以修复、再生和替代受损的组织和器官的医学技术。这一技术领域涵盖了干细胞技术、组织工程和基因工程等多项现代生物工程技术，力图从各个层面寻求组织和器官再生修复和功能重建的可能性。

 

笔者认为，这一技术的出现，给再生医学领域新添了一条捷径，开辟了一个新的领域，至此，再生医学领域走向三岔路口，三足鼎立之势已成。这三足分别是：胚胎干细胞领域、iPS领域以及成体细胞直接定向编程领域。

 

胚胎干细胞

胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）是指当受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团（Inner Cell Mass）的细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。

 

作为一种被称之为“种子细胞”的ES细胞，为临床的组织器官移植提供大量材料。人ES细胞经过免疫排斥基因剔除后，再定向诱导终末器官以避免不同个体间的移植排斥。这样就可能解决一直困扰着免疫学界及医学界的同种异型个体间的移植排斥难题。

 

目前美国FDA已经批准2起胚胎干细胞的临床试验，各国也都在全力进行胚胎干细胞治疗方面的研究。

 

实例

《每日科学》网站报道，最近美国魏尔康奈尔医学院科学家们，利用人体胚胎干细胞合成内皮细胞（一种上皮细胞，形成血管的内壁）。该项研究为解决血液循环类疾病迈出了重要一步。研究者认为，在不远的将来，内皮细胞可以“植入”人体，治愈受损的器官和组织。

 

iPS领域

将Oct3/4, Sox2, c-Myc and Klf4这些基因克隆入病毒载体，然后简单的将这些载体加入到皮肤细胞的培养基里，在合适的条件下就会成为重组的iPS细胞（诱导多能干细胞），它们在功能上与胚胎干细胞完全一致，因此被认为是再生医学领域的新星。

 

实例

２００８年４月，美国加利福尼亚大学科学家报告说，他们将实验鼠皮肤细胞改造成ｉＰＳ细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞；２００９年２月，日本东京大学科学家宣布，成功利用人类皮肤细胞制成的ｉＰＳ细胞培育出血小板，而且从技术上说用ｉＰＳ细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的；紧接着，日本庆应大学科学家又宣布，成功用实验鼠的ｉＰＳ细胞培育出鼠角膜上皮细胞……

 

新的细胞重编程技术

斯坦福大学的科学家们设想，如果有办法把成体细胞转化为干细胞样细胞，那么有没有办法直接把成体细胞直接转换为功能细胞呢？

 

斯坦福的科学家们尝试将诱导细胞定向分化为神经元细胞的转录因子导入成纤维细胞，尝试一步完成成纤维细胞——神经元细胞的转化。

 

研究小组从控制细胞分化候选基因池（19个）筛选分析，最终找出3个适合的基因，Ascl1，Brn2（也称Pou3f2）和Myt1l，在体外实验中，这3个因子成功地将小鼠胚胎期的成纤维细胞和成年小鼠的成纤维细胞成功地转化为神经元细胞。

 

经过检验，通过这种方式诱导的神经元细胞表达多种神经元特异的蛋白，还可产生电位传导，发育出突触结构。

 

研究人员认为，这种可将普通成体细胞转化为功能神经元的技术对再生医学、神经疾病等具有重要的意义。下一步他们将开始尝试直接将成体细胞转化为其他类型的功能细胞。

 

总结

无论是哪种技术路径，他们的终极目标只有一个，就是希望能在再生医学领域中大展拳脚。殊途同归，看谁才是捷径，我们拭目以待！

（生物通 张欢）