来自霍德华休斯医学院,哈佛干细胞研究中心等处的研究人员发现患
糖尿病小鼠的外分泌胰腺细胞可被重新编程,成为能够产生胰岛素的内分泌细胞,与β细胞相似,从一种分化状态进入另一种分化状态,中间并不需转变成干细胞。这一研究成果意味着除了诱导多能干细胞(iPS)技术和人类胚胎干细胞(hES)技术以外,现在又有了第三种基因重新编程的方法。这一研究成果公布在10月2日的《Nature》杂志上。
文章的第一作者是来自哈佛干细胞研究中心的博士后周桥(Qiao Zhou,音译),通讯作者是哈佛干细胞研究中心主任Doug Melton,Melton是世界一流的干细胞研究专家,他两个孩子罹患I型糖尿病,而这一研究成果则可以用于帮助治疗II型糖尿病重症患者。
干细胞在2007年无疑是万众瞩目的“巨星”——科学界的两大权威期刊 《自然》和《科学》分别将这项研究列为2007年十大重要发现之一,时代杂志甚至将这项实验结果列为2007年重大发现之首。
在这篇文章中,研究人员发现在小鼠胰腺中注入了三种转录因子混合物——这三种是Ngn3, Pdx1和Mafa,能帮助细胞变成完全成熟的β细胞。为了搞清楚胰腺分泌细胞(exocrine cells)重新编程到底需要哪种转录因子,研究小组首先用9个转录因子的几种组合进行分析——这些转录因子在胚胎胰腺的发育过程中表达。结果研究人员发现只有三种转录因子对于β细胞逆转是必需的。
在注射后三天,这些细胞逆转成了β细胞,并且研究小组成员也利用
遗传血统分析(genetic lineage analysis)证实这一研究结果。这一逆转在20%的胰腺细胞中实现,Melton表示,这个方法的成功率比重新编程构建全能干细胞(iPS)高100倍。并且这些新β细胞也能分泌出胰岛素,降低小鼠体内的血糖水平。
这项研究中值得格外注意的就是,研究人员利用的是腺病毒将转录因子传递进体内,这种病毒不会整合到宿主的DNA上,在一些
临床实验中也用到过这种载体(iPS细胞到目前为止都是用的逆转录病毒),而且用于重新编程分泌细胞的基因也不是致癌基因——不同于iPS实验。
Melton等人这种新方法是有些偶然性的。通常,在使用诱导多能干细胞技术时,需要使用成百上千的转录因子来将一个成熟细胞逆转为多能干细胞。如果你很幸运,找到了一个正确的转录因子的子集组合,那么理论上来讲,你就可以省略iPS过程,而将一种成熟细胞直接转换为另一种成熟细胞。Melton的研究小组就幸运地找到了这样一种组合——经过两年不懈地努力尝试再加上一点点运气,他们终于在一个偶然的机会发现了三组转录因子——Ngn3, Pdx1以及MafA。
这也是第一次成功在体内将完全分化的细胞逆转为其它类型的细胞,并且这一过程不需要首先将这些细胞转换成全能干细胞。科学家们认为这是一个重要的里程碑,现在更有希望从其它β细胞获得新的β细胞,也有了更多细胞来源。
作者:
2008-10-8