紐約大學(xué)的科學(xué)家們將包括維生素C在內(nèi)的三種化合物與標(biāo)準(zhǔn)iPS方案結(jié)合，顯著提高了體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞的效率。該方法在轉(zhuǎn)化小鼠皮膚細(xì)胞時(shí)，獲得的干細(xì)胞數(shù)量比標(biāo)準(zhǔn)方法增加了二十多倍。相關(guān)論文發(fā)表在Stem Cell Reports雜志上。

這個(gè)方法不僅有效而且很可靠，能大大加速iPS干細(xì)胞的各種應(yīng)用，干細(xì)胞理論上能夠發(fā)育成為任何類型的細(xì)胞。

 “效率的大幅提升，讓我們有機(jī)會(huì)在高分辨率水平上研究重編程機(jī)制，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的NYU助理教授Matthias Stadtfeld說。

著名科學(xué)家山中伸彌2006年提出了，將皮膚、血液或其他類型細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）的標(biāo)準(zhǔn)方案，他也因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。標(biāo)準(zhǔn)方案通過人為表達(dá)四個(gè)關(guān)鍵基因OKSM（Oct4、Klf4、Sox2和myc），誘導(dǎo)細(xì)胞回到與早期胚胎細(xì)胞類似的不成熟狀態(tài)。

在此基礎(chǔ)上，人們可以將患者的細(xì)胞誘導(dǎo)成為iPSC，然后在體外擴(kuò)增并刺激它們分化成為特定類型的細(xì)胞，比如血細(xì)胞、腦細(xì)胞、心肌細(xì)胞等。這些細(xì)胞理論上可以用來替代患者的受損組織。

不iPS技術(shù)也面臨這一些障礙，重編程效率低就是一個(gè)重要的問題。絕大多數(shù)細(xì)胞類型只有不到1%能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的iPSC時(shí)，而且這一過程可能需要數(shù)周時(shí)間。

目前大家都在想辦法提高iPS的效率，也已經(jīng)有團(tuán)隊(duì)取得了顯著的成績(jī)。不過這些團(tuán)隊(duì)采用的方法，往往要改變重要的基因，這可能會(huì)在治療時(shí)產(chǎn)生問題。而Dr. Stadtfeld等人采取了更為溫和的途徑。

研究人員采用的三種化合物，有維生素C和兩個(gè)影響Wnt和TGF-β通路的化合物。維生素C是一種強(qiáng)大的抗氧化劑，最近它被發(fā)現(xiàn)能夠激活重塑染色質(zhì)的酶，進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)，促進(jìn)iPS誘導(dǎo)。而Wnt和TGF-β通路在細(xì)胞中調(diào)控多個(gè)與生長(zhǎng)有關(guān)的過程。

成纖維細(xì)胞是iPS研究中最常用的細(xì)胞類型，研究人員在表達(dá)OKSM的小鼠皮膚成纖維細(xì)胞中，添加了上述三種化合物。在培養(yǎng)細(xì)胞一周后，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了大約80%。

在受傷或感染之后，血液祖細(xì)胞可以替代受損的血細(xì)胞。OKSM方法可以緩慢地將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦杉?xì)胞，效率達(dá)到30%。研究人員將OKSM與三種化合物相結(jié)合，在不到一個(gè)星期的時(shí)間里，轉(zhuǎn)化率接近了百分之百。研究人員用這種方法轉(zhuǎn)化小鼠肝臟祖細(xì)胞，也獲得了將近百分之百的產(chǎn)量。

Dr. Stadtfeld希望，轉(zhuǎn)化率的顯著提升能有助于未來的iPS研究，讓iPS誘導(dǎo)成為一個(gè)更可預(yù)測(cè)的事件。“這樣就更容易解析重編程背后的具體機(jī)制，檢測(cè)iPS中可能發(fā)生的意外事件，”他說。

研究人員指出，這項(xiàng)研究中的三種化合物經(jīng)過了人們的廣泛研究，幾乎沒有什么未知或有害的影響。而OKSM有時(shí)會(huì)對(duì)iPSC產(chǎn)生意外影響，例如引起發(fā)育缺陷。新技術(shù)有望讓iPSC更加安全，“可以想見，讓重編程過程更順暢可以降低發(fā)生異常的風(fēng)險(xiǎn)，”Dr. Stadtfeld說。“我們正在跟進(jìn)這個(gè)問題。”