超越iPS新技术 ，中外学者纷纷发表Nature文章

　　

生物通报道  长久以来，人们就在探索是否可以通过改变分化细胞的表观遗传学特征从而改变其功能和特性。1997年英国科学家Wilmut将羊体细胞的细胞核转入去核的卵母细胞中并发育成成熟的个体——著名的多利羊，从而在实践中证实了体细胞逆转成为全能干细胞的可能性。但由于该技术需要使用卵细胞，使得其在医学应用中受到了伦理和材料来源等诸多限制。2006年，日本科学家山中伸弥发现4个转录因子（Oct-4,Sox-2、Klf4和c-Myc）能将皮肤细胞成功逆转为可以向3个胚层分化的诱导多能干细胞。使人类朝获得可用于再生医学及疾病治疗的无限分化潜能细胞的梦想又推进了一步。

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胚胎干细胞和iPS的优势是多潜能，而弱点是过程太长，风险相应也大，到现在很多关键的问题也还认识不深，人们同时也在设法绕过这个多潜能阶段。直接转分化技术是近年来被科学家们广泛应用到器官移植获取具有修复功能的细胞研究中的一项新技术。利用直接转分化技术，科学家们可绕过干细胞中间阶段，直接将某一种成体终末分化细胞特定转化为其他种类的终末分化细胞，在这个过程中细胞的状态和功能也随之发生改变。目前科学家们已利用转分化技术已成功地诱导成体细胞重编程生成了血细胞、心肌细胞和神经细胞。

美国斯坦福大学的Marius Werning及同事近年一直致力于诱导皮肤细胞获得功能性神经细胞的研究工作。去年Marius Werning领导的研究小组将3个转录因子基因（Ascl1,Brn2和Myt1l）同时转入到小鼠皮肤细胞后，在不到1周的时间内将20%的皮肤细胞诱导生成了神经细胞，这些细胞不光看上去像神经元，而且还表达神经元特有的蛋白，并且能互相与正常小鼠的大脑皮层细胞形成神经突触并转导信号。由此确认了转化的细胞具有完全的成熟神经细胞的功能。相关研究论文发表在《Nature》杂志上。

近日Marius Werning研究小组在原有的三个转录因子基础上，添加了一个螺旋环螺旋转录因子NeuroD1，成功地将人类胚胎及新生儿的皮肤纤维细胞成功地诱导为功能性神经细胞。这些细胞不仅显示典型的神经元形态，表达多种神经元标志蛋白。并且能够产生动作电位。当研究人员将这些神经细胞与原代小鼠皮质神经元进行共培养时，证实它们能够形成神经突触并传到信号。这一研究成果发表在2011年5月26日《Nature》杂志的网络版上。

此外，近期国内的研究学者也利用这一技术取得了重要成果。中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究团队利用直接转分化的方法将从小鼠尾部获取的成纤维细胞重编程生成了成熟的肝细胞样细胞（hepatocyte-like cells，iHep）。

他们将在肝脏发育及功能中起重要作用的14种转录因子转导至获得的小鼠尾部成纤维细胞中，并对这些转录因子形成的多种组合进行了筛选。研究人员证实在抑制细胞衰老机制的前提条件下，转入3个转录因子，即可将小鼠尾巴上的成纤维细胞转化成肝脏细胞。这种细胞具有和体内肝脏细胞类似的上皮细胞形态、基因表达谱，且获得了肝脏细胞的功能，如肝糖原积累、乙酰化低密度脂蛋白的转运、药物代谢和吲哚绿的吸收等。在进一步的动物实验中，研究人员证实转化型肝脏细胞在移植入模拟人类酪氨酸代谢缺陷疾病的小鼠后，可象正常肝细胞一样，在被移植的肝脏中增殖，重建受体小鼠的肝脏。小鼠的总胆红素、转氨酶、酪氨酸等肝功能指标均出现明显好转，濒临死亡的小鼠得以存活。

（生物通：何嫱）

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Induction of human neuronal cells by defined transcription factors

Somatic cell nuclear transfer, cell fusion, or expression of lineage-specific factors have been shown to induce cell-fate changes in diverse somatic cell types1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. We recently observed that forced expression of a combination of three transcription factors, Brn2 (also known as Pou3f2), Ascl1 and Myt1l, can efficiently convert mouse fibroblasts into functional induced neuronal (iN) cells13. Here we show that the same three factors can generate functional neurons from human pluripotent stem cells as early as 6 days after transgene activation. When combined with the basic helix–loop–helix transcription factor NeuroD1, these factors could also convert fetal and postnatal human fibroblasts into iN cells showing typical neuronal morphologies and expressing multiple neuronal markers, even after downregulation of the exogenous transcription factors. Importantly, the vast majority of human iN cells were able to generate action potentials and many matured to receive synaptic contacts when co-cultured with primary mouse cortical neurons. Our data demonstrate that non-neural human somatic cells, as well as pluripotent stem cells, can be converted directly into neurons by lineage-determining transcription factors. These methods may facilitate robust generation of patient-specific human neurons for in vitro disease modelling or future applications in regenerative medicine.