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來自德國(guó)明斯特市馬克斯-普朗克分子生物醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們?nèi)〉靡豁?xiàng)突破,，將已完全分化的成體細(xì)胞(somatic cell)直接轉(zhuǎn)化為成體干細(xì)胞(somatic stem cell),。干細(xì)胞研究員Hans Schöler和他的研究小組從小鼠身上提取皮膚細(xì)胞，然后確保在合適的培養(yǎng)培養(yǎng)下,，加入一種獨(dú)特的生長(zhǎng)因子組合從而成功地誘導(dǎo)這些細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為一種被稱作神經(jīng)元干細(xì)胞的成體干細(xì)胞(neuronal somatic stem cell),。相關(guān)研究結(jié)果于2012年3月22日發(fā)表在《細(xì)胞-干細(xì)胞》期刊上。
“我們的研究表明重編程體細(xì)胞并不需要經(jīng)過多能性階段”,，Schöler解釋道,，“多虧這種新方法，組織再生正變得更加高效和更加安全,。”
直到現(xiàn)在,，多能性干細(xì)胞(pluripotent stem cell)被認(rèn)為是干細(xì)胞科學(xué)的最重要部分。在以前,，研究人員早就利用已完全分化的成體細(xì)胞獲得“多面手(jack-of-all-trades)”細(xì)胞,，即多能性干細(xì)胞,。在合適的環(huán)境信號(hào)作用下，多能性干細(xì)胞能夠分化為體內(nèi)每種類型的細(xì)胞,，但是它們的多能性也存在一些不足之處,，從而阻礙它們?cè)卺t(yī)學(xué)上的廣泛應(yīng)用。根據(jù)Schöler的說法,，“多能性干細(xì)胞表現(xiàn)出高度可塑性,，并且在錯(cuò)誤環(huán)境下，它們可能形成腫瘤,，而不是再生組織或器官,。”Schöler獲得的成體干細(xì)胞提供一種走出這種困境的方法：它們“只是”專能干細(xì)胞(multipotent stem cell)，這就意味著它們不能產(chǎn)生所有類型的細(xì)胞,，而只是產(chǎn)生一些特定類型的細(xì)胞---在這項(xiàng)研究中,，它們神經(jīng)組織中的一種細(xì)胞類型---，這種性質(zhì)使得它們?cè)谥委煗摿ι洗嬖谥艽髢?yōu)勢(shì),。
為了允許成體細(xì)胞和成體干細(xì)胞之間相互轉(zhuǎn)換,，來自馬克斯-普朗克分子生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員聰明地將一些不同的指導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)的生長(zhǎng)因子組合在一起使用。“特別是一種被稱作Brn4的因子之前從來就沒有被人們用于這種類型的研究,，但是在這項(xiàng)研究中,，它實(shí)際上發(fā)揮著類似‘船長(zhǎng)’的作用：‘他’非?？焖俚睾陀行У乜刂?lsquo;他’的船舶---這里指皮膚細(xì)胞---,，指導(dǎo)它在合適方向航行，這樣它就能夠被轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元干細(xì)胞”,，Schöler解釋道,。如果這些細(xì)胞經(jīng)過生長(zhǎng)因子刺激后并暴露在合適環(huán)境條件下能夠更加頻繁地發(fā)生分裂，那么這種相互轉(zhuǎn)換就會(huì)變得更加有效,。“這些細(xì)胞[因?yàn)轭l繁地發(fā)生分裂]逐漸地丟失它們?cè)?jīng)是皮膚細(xì)胞的分子記憶”,，Schöler解釋道。甚至只在幾輪細(xì)胞分裂之后,，新產(chǎn)生的神經(jīng)元干細(xì)胞事實(shí)上就與在神經(jīng)組織中發(fā)現(xiàn)的干細(xì)胞區(qū)別開來,。
Schöler的研究發(fā)現(xiàn)提示著這些細(xì)胞擁有長(zhǎng)期的醫(yī)學(xué)治療潛力：“這些細(xì)胞是專能性的事實(shí)顯著性地降低腫瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)，這就意味著在不遠(yuǎn)的將來,，它們能夠被用來再生因?yàn)榧膊』蛩ダ隙馐軗p傷或破壞的組織,；如果我們要能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，那么我們將需要投入大量的研究努力,。”直到現(xiàn)在,，人們都是利用鼠類皮膚細(xì)胞來開展研究并獲得新的啟示。如今,，接下來的研究工作就是要在人細(xì)胞中開展同樣的實(shí)驗(yàn),。此外,，人們有必要全面地描述這些干細(xì)胞的長(zhǎng)期行為以便確定它們是否長(zhǎng)時(shí)間地保持穩(wěn)定性。
“我們的發(fā)現(xiàn)是德國(guó)明斯特市馬克斯-普朗克分子生物醫(yī)學(xué)研究所開展研究的極其嚴(yán)格性的一種見證”,，Schöler說,，“我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到我們有機(jī)會(huì)利用這項(xiàng)研究塑造醫(yī)學(xué)治療的未來。”就目前來說,，這項(xiàng)研究仍然處于初始的和基礎(chǔ)的科學(xué)階段,，不過就這項(xiàng)研究和其他相關(guān)研究而言，只有與制藥行業(yè)通過系統(tǒng)性和持續(xù)性地密切合作和開發(fā),，基礎(chǔ)科學(xué)向應(yīng)用科學(xué)的轉(zhuǎn)變才能夠取得巨大的成功,。(生物谷：towersimper編譯)
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doi:10.1016/j.stem.2012.02.021
PMC:
PMID:
Direct Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Defined Factors
Dong Wook Han, Natalia Tapia, Andreas Hermann, Kathrin Hemmer, Susanne Höing, Marcos J. Araúzo-Bravo, Holm Zaehres, Guangming Wu, Stefan Frank, Sören Moritz, Boris Greber, Ji Hun Yang, Hoon Taek Lee, Jens C. Schwamborn, Alexander Storch, Hans R. Schöler
Recent studies have shown that defined sets of transcription factors can directly reprogram differentiated somatic cells to a different differentiated cell type without passing through a pluripotent state, but the restricted proliferative and lineage potential of the resulting cells limits the scope of their potential applications. Here we show that a combination of transcription factors (Brn4/Pou3f4, Sox2, Klf4, c-Myc, plus E47/Tcf3) induces mouse fibroblasts to directly acquire a neural stem cell identity—which we term as induced neural stem cells (iNSCs). Direct reprogramming of fibroblasts into iNSCs is a gradual process in which the donor transcriptional program is silenced over time. iNSCs exhibit cell morphology, gene expression, epigenetic features, differentiation potential, and self-renewing capacity, as well as in vitro and in vivo functionality similar to those of wild-type NSCs. We conclude that differentiated cells can be reprogrammed directly into specific somatic stem cell types by defined sets of specific transcription factors.
