縱觀當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)研究,干細(xì)胞研究無疑是最熱門的領(lǐng)域。1998年,來自威斯康辛大學(xué)的Thomson JA等人在science雜志上報(bào)道首次成功建立了人胚胎干細(xì)胞系。由于人胚胎干細(xì)胞系可以分化成人體任何一種細(xì)胞(包括神經(jīng),、心肌、造血,、肝臟,、胰腺等細(xì)胞)并應(yīng)用于移植,為多種困擾人類的疾病提供了全新療法,,因此,該研究立即引起科學(xué)界巨大轟動(dòng),,開創(chuàng)了干細(xì)胞研究的全球浪潮。2006年,,日本京都大學(xué)教授山中伸彌(Shinya Yamanaka)等人在Cell雜志上報(bào)道通過轉(zhuǎn)染四種轉(zhuǎn)錄因子(Oct4,Sox2,,Klf4和C-Myc)將小鼠成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells),。由于該方法解決了傳統(tǒng)方法建立病人特異多能干細(xì)胞的致命缺點(diǎn)(效率低,,需要大量卵細(xì)胞,;建立胚胎干細(xì)胞系需要破壞胚胎,,引起道德倫理爭議,;目前尚無人核移植多能干細(xì)胞建系的成功報(bào)道),因此,,該研究立即在全球掀起iPS研究的浪潮,使該領(lǐng)域稱為熱門中的熱門,。2009年,,奧巴馬上臺(tái)后宣布廢除對胚胎干細(xì)胞研究的禁令,該項(xiàng)措施極大推動(dòng)了美國的干細(xì)胞研究,??傊?,干細(xì)胞研究是當(dāng)前最熱門,、進(jìn)展最快,、最振奮人心的領(lǐng)域,。
順應(yīng)國際形勢,在政府大力支持和廣大科研人員努力攻關(guān)下,,我國的干細(xì)胞研究發(fā)展迅速,。在過去的一年里,我國科學(xué)家在干細(xì)胞研究的多個(gè)領(lǐng)域取得重大突破,,部分發(fā)現(xiàn)屬國際首次。下面就各個(gè)領(lǐng)域展開點(diǎn)評,。
一、 iPS,iPS and iPS
和全球的趨勢一樣,,iPS研究同樣是我國干細(xì)胞研究最熱門的領(lǐng)域,。我國科學(xué)家在以下方面取得重大突破。
1.1 模式動(dòng)物iPS系的建立
由于iPS幾乎具有ES的所有特性,,因此模式動(dòng)物(尤其是ES建系難度大的物種)iPS系的建立可以極大促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的科研活動(dòng)。繼2008年12月北京大學(xué)鄧宏魁教授的實(shí)驗(yàn)室在Cell Stem Cell上報(bào)道首次建立恒河猴(rhesus monkey)iPS系,,2009年1月中科院生化細(xì)胞所肖磊研究員的實(shí)驗(yàn)室在Cell Stem Cell上和美國scripps研究所丁盛的實(shí)驗(yàn)室同時(shí)報(bào)道首次建立大鼠iPS系。由于大鼠是一種重要的模式動(dòng)物,,應(yīng)用于多種疾病模型,,且在該項(xiàng)研究之前尚無大鼠胚胎干細(xì)胞成功建系的報(bào)道,因此該項(xiàng)研究在國際上引起巨大轟動(dòng),,Cell Stem Cell對該發(fā)現(xiàn)做出專門評論。2009年4月,,肖磊實(shí)驗(yàn)室完成了豬iPS細(xì)胞的建立,相關(guān)研究成果被J Mol Cell Biol雜志接受,;隨后,中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院的裴端卿教授的實(shí)驗(yàn)室也在J Biol Chem上報(bào)道建立西藏小型豬(Tibetan miniature pig)的iPS系,。由于豬的許多生理功能指標(biāo)更接近人類,,因此這兩項(xiàng)研究具有極大的應(yīng)用前景。
1.2 iPS建系優(yōu)化及病人特異iPS系的建立
2009年8月,,中科院健康科學(xué)研究所金穎研究員的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn),,利用人成纖維細(xì)胞作為滋養(yǎng)層細(xì)胞(feeder),,在不添加白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor, lif)的情況下,可以誘導(dǎo)神經(jīng)前體細(xì)胞重編程為iPS細(xì)胞,。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在PLoS One,。11月,,該課題組在Hum Mol Genet上報(bào)道一種高效建立iPS系的方法:利用人羊水來源的細(xì)胞作為重編程的起始細(xì)胞,可以快速高效的建立人iPS系,,為人iPS建系所需時(shí)間最短,、效率最高的手段,。
2009年9月,,中科院北京生命科學(xué)研究院研究員高紹榮的實(shí)驗(yàn)室在Cell Research上報(bào)道建立β型地中海貧血病人的iPS系,,為該病發(fā)病機(jī)制的研究,、治療藥物的篩選及細(xì)胞移植治療提供了有力的工具,。
1.3 iPS發(fā)育潛能的研究及定向分化
2009年8月,高紹榮的實(shí)驗(yàn)室在Cell Stem Cell上首次報(bào)道通過四倍體互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)(tetraploid complementation)得到完全由iPS細(xì)胞來源的成體小鼠,。9月,,中科院動(dòng)物所周琪研究員的實(shí)驗(yàn)室和美國scripps研究所Baldwin KK的實(shí)驗(yàn)室在Nature上報(bào)道了同樣的研究結(jié)果,。四倍體互補(bǔ)試驗(yàn)是檢測干細(xì)胞發(fā)育潛能最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),,該研究表明iPS具備和ES同樣的發(fā)育潛能,,打消了某些人擔(dān)心iPS不能完全替代ES的顧慮,。
iPS的應(yīng)用首先要求將iPS高效的分化成功能細(xì)胞,。2009年8月,鄧宏魁的實(shí)驗(yàn)室在Cell Research上報(bào)道成功將人iPS細(xì)胞高效的分化成能分泌胰島素的成熟胰島細(xì)胞,。11月,,該研究組又成功的將人iPS細(xì)胞分化成肝細(xì)胞,,該研究同樣發(fā)表在Cell Research上,。2009年12月,裴端卿帶領(lǐng)的研究小組發(fā)現(xiàn),,通過在培養(yǎng)過程中添加維生素C使iPS誘導(dǎo)效率提高了10倍,。通過老鼠和人細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),,培養(yǎng)時(shí)添加維生素C可促進(jìn)相關(guān)基因表達(dá),,推動(dòng)體細(xì)胞進(jìn)入重編程狀態(tài)。該成果發(fā)表于Cell Stem Cell雜志,。