近日,，國(guó)際著名評(píng)論雜志Nature Reviews Molecular Cell Biology上刊登的一項(xiàng)評(píng)論文章指出，Cowan和同事如今報(bào)告了一種有效且一致的方案,，能夠?qū)S和iPS細(xì)胞分化為白色與褐色脂肪細(xì)胞,。人類(lèi)胚胎干（ES）細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干（iPS）細(xì)胞都具有在研究疾病的模型中產(chǎn)生病人特定體外細(xì)胞的能力。然而,，將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)化為相關(guān)的成熟細(xì)胞類(lèi)型則依然是一項(xiàng)挑戰(zhàn),。
首先，作者從人體ES和iPS細(xì)胞中生成了間充質(zhì)祖細(xì)胞（MPC）,，這是一種脂肪前體細(xì)胞,。ES和iPS細(xì)胞系被分化為胚狀體，隨后將其放置到培養(yǎng)皿中,，從而獲得能夠被擴(kuò)大10到12代的復(fù)制纖維原樣細(xì)胞,。這些細(xì)胞被稱(chēng)為纖維原細(xì)胞樣MPC，這是緣于它們的轉(zhuǎn)錄屬性,，以及分化為成骨細(xì)胞,、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的能力。
接下來(lái)，作者試圖將這些MPC轉(zhuǎn)化為白色及褐色脂肪細(xì)胞,。為了獲得白色脂肪細(xì)胞,，MPC被慢病毒載體結(jié)構(gòu)加以轉(zhuǎn)換，從而使其能夠誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ2（PPARγ2）的表達(dá),，這是脂肪形成的一種關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,。在PPARγ2誘導(dǎo)表達(dá)16天后，大約88%的細(xì)胞被分化為白色脂肪細(xì)胞,，但是當(dāng)在脂肪形成介質(zhì)中培養(yǎng)時(shí),，只有9%的非轉(zhuǎn)換MPC分化成白色脂肪細(xì)胞。此外,，當(dāng)PPARγ2表達(dá)被關(guān)閉后額外培養(yǎng)4周時(shí),，PPARγ2編程細(xì)胞保持了成熟白色脂肪細(xì)胞的特征。因此,，PPARγ2的外源性表達(dá)足以引發(fā)MPC向白色脂肪細(xì)胞的轉(zhuǎn)換,，但這并不是保持白色脂肪細(xì)胞所必須的。同樣地,，利用兩種轉(zhuǎn)錄因子組合——PPARγ2–C/EBPβ (CCAAT/增強(qiáng)子-捆綁蛋白質(zhì)-β)和PPARγ2–C/EBPβ–PRDM16 (PR域-包含16)——MPC被編程從而有效分化為褐色脂肪細(xì)胞,。
為了評(píng)估編程白色脂肪細(xì)胞和初級(jí)白色脂肪細(xì)胞之間的相似性，Cowan和同事利用幾種方法生成并分析了這些細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄屬性,。他們發(fā)現(xiàn)這些屬性驚人地相似,，意味著導(dǎo)致PPARγ2的編程對(duì)于白色脂肪細(xì)胞的生成是一種可靠的方法。此外,，表達(dá)了已知的褐色脂肪組織標(biāo)記物以及具有轉(zhuǎn)錄物屬性的編程的褐色脂肪細(xì)胞與這些白色脂肪細(xì)胞明顯不同。
白色脂肪組織的特長(zhǎng)在于能量?jī)?chǔ)存,，而褐色脂肪組織的主要功能在于產(chǎn)生熱量,。重要的是，這兩種編程細(xì)胞類(lèi)型展現(xiàn)了成熟細(xì)胞的功能性質(zhì),。例如,，編程白色脂肪細(xì)胞能夠?qū)崿F(xiàn)脂類(lèi)分解和脂肪酸的儲(chǔ)存及合成，并且它們都能夠?qū)σ葝u素產(chǎn)生響應(yīng),。編程褐色脂肪細(xì)胞也能夠完成脂類(lèi)分解,，并且顯著增強(qiáng)了線(xiàn)粒體活性，而這正是之一細(xì)胞類(lèi)型所具有的特征,。此外,，將編程白色及褐色脂肪細(xì)胞移植到小鼠體內(nèi)所產(chǎn)生的組織在形態(tài)和功能上也類(lèi)似于相應(yīng)的初生組織。
總體而言,，這些結(jié)果表明了人體ES及iPS細(xì)胞如何能夠被有效編程為白色及褐色脂肪細(xì)胞,，這將能夠用來(lái)模擬與人類(lèi)脂肪相關(guān)的疾病。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nrm3273
PMC:
PMID:
Stem cells: Making fat
Kim Baumann
Human embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells have the potential to produce patient-specific in vitro cell models to study disease. However, converting these cells into relevant adult cell types remains a challenge.
