2012年9月26日 訊 /生物谷BIOON/ --研究人員用來產(chǎn)生誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的方法既花時(shí)間而且效率又低,。按照當(dāng)前的方法,，當(dāng)把四種轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入成體細(xì)胞如皮膚細(xì)胞中時(shí)，利用上千個(gè)皮膚細(xì)胞最終只能獲得幾個(gè)iPSCs。為此,，在這項(xiàng)新的研究中，來自美國桑福德-伯納姆醫(yī)學(xué)研究所(Sanford-Burnham Medical Research Institute)的研究人員尋求激酶抑制劑的幫助，其中這些抑制劑阻斷激酶---一類在細(xì)胞通信、存活和生長等方面發(fā)揮著重要作用的酶---的活性,。他們發(fā)現(xiàn)幾個(gè)激酶抑制劑當(dāng)加入到起始細(xì)胞(如皮膚細(xì)胞)時(shí)，有助于產(chǎn)生比標(biāo)準(zhǔn)方法還要多的iPSCs,。這些發(fā)現(xiàn)將可能加快很多領(lǐng)域的研究，和更好地能夠讓全世界的科學(xué)家們研究人類疾病和開發(fā)出新的治療方法,。相關(guān)研究結(jié)果于9月25日刊登在Nature Communications期刊上,。
論文通信作者Tariq Rana博士解釋道，“獲得iPSCs依賴于調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò),。因此,，當(dāng)開始操作細(xì)胞中哪些基因開啟或關(guān)閉來產(chǎn)生多能性干細(xì)胞時(shí)，人們很可能激活了許多激酶,。因?yàn)樵S多活性的激酶可能抑制iPSCs產(chǎn)生,，所以對我們而言，加入激酶抑制劑來降低這種障礙可能就有意義,。”
根據(jù)未參與這項(xiàng)研究的沙克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)癌癥中心主任Tony Hunter博士的說法,，鑒定出改善產(chǎn)生iPSCs效率的小分子為在治療上能夠使用這些細(xì)胞邁出重要的一步，而且Tariq Rana的這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)了一類蛋白激酶抑制劑能夠有效地促進(jìn)iPSCs形成,，因此這些抑制劑在產(chǎn)生用于實(shí)驗(yàn)研究和治療目的的iPSCs中應(yīng)當(dāng)是非常有用的,。
在這項(xiàng)研究中，Rana實(shí)驗(yàn)室研究生Zhonghan Li著手尋找可能加快產(chǎn)生iPSCs過程的激酶抑制劑,。利用斯坦福-伯納姆醫(yī)學(xué)研究所康拉德-普利貝斯化學(xué)基因組中心(Conrad Prebys Center for Chemical Genomics)提供的240多種抑制激酶的化合物,，Li費(fèi)力地將它們一個(gè)接一個(gè)地加入到他培養(yǎng)的細(xì)胞中然后等待觀察會有什么發(fā)生。幾種激酶抑制劑產(chǎn)生更加多的iPSCs,，在某些情形下,，對于培養(yǎng)它們的小盤子而言，能夠產(chǎn)生太多的iPSCs,。特別地,，最為強(qiáng)效的抑制劑靶向三種激酶：AurkA、P38和IP3K,。
在其他同事的幫助下,，Rana和Li還證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)的特異性，甚至確定了一種抑制劑發(fā)揮有益作用背后的機(jī)制,。
Rana說,，“我們發(fā)現(xiàn)操縱這些激酶的活性能夠顯著性地增加細(xì)胞重編程效率。不過,，更重要的是,，我們也對重編程的分子機(jī)制提供了新的深入認(rèn)識,，并且揭示出這些激酶的新功能。我們希望這些發(fā)現(xiàn)將促進(jìn)人們進(jìn)一步篩選可能在iPSC療法中有用的小分子,。”(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1038/ncomms2059
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A kinase inhibitor screen identifies small-molecule enhancers of reprogramming and iPS cell generation
Zhonghan Li & Tariq M. Rana
Somatic cells can be reprogrammed to form embryonic stem cell-like induced pluripotent stem cells (iPSCs), but the process suffers from low efficiency and the underlying molecular mechanisms that control reprogramming remain poorly understood. Here we perform an inhibitor screen to identify kinases that enhance, or present a barrier to, reprogramming. In particular, inhibitors of p38, inositol trisphosphate 3-kinase, and Aurora A kinase potently enhance iPSC generation, and iPSCs derived from inhibitor-treated somatic cells are capable of reaching a fully reprogrammed state. Knockdown of target kinases by short interfering RNAs confirms that they function as barrier genes. We show that Aurora A kinase, which functions in centrosome activity and spindle assembly, is highly induced during reprogramming and inhibits Akt-mediated inactivation of GSK3β, resulting in compromised reprogramming efficiency. Together, our results not only identify new compounds that enhance iPSC generation but also shed new light on the function of Aurora A kinase in the reprogramming process.
