医学进展
2009年04月号
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医学进展
医生日记
医学里程碑

以单一病毒技术获取iPS 细胞

作者:王玉成

自从2007年日本京都大学的山中伸弥教授及其同事成功制成人类诱导多能干细胞(induced Pluripotent Stem cell,iPS)以来,研究者正不断在iPS领域取得积极进展。
在早期的研究中,科学家需要用4个独立的病毒才能将基因转移到细胞的DNA中,每个病毒对应1个重组基因,分别是Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4。激活后,这些基因可以将成年状态的细胞分化成类似于胚胎细胞的状态。但是这些病毒也可能会将DNA植入细胞基因组中任何一个地方,从而引发致癌基因(oncogenes)的表达,所以对于有望被用于人类疾病治疗的诱导多能干细胞技术,科学家必须寻找到病毒的安全替代物。
用单一病毒获得iPS的新技术在消除潜在的危害方面取得了重要进展。美国怀特海德(Whitehead)生物医学研究所的科学家在《美国科学院院刊》发表文章称,他们成功地将基因重组过程中所需病毒的数目从4个减少到1个,从而极大地简化了iPS的生成。他们相信,通过该方法获得的iPS最终有望用于医治帕金森病和糖尿病等多种疾病。
研究者尝试将4个重组基因利用含有2A缩氨酸遗传密码的DNA串联起来,获得了具有多顺反子性的病毒(polycistronic virus)。该病毒被植入成年实验鼠和人类细胞的基因组内后,就有能力表达所有4种重组基因。细胞的蛋白制造机器读取此串联基因(tandem genes)的DNA,就会开始制造蛋白质。然而,当它读取存在于基因之间的含有2A缩氨酸遗传密码的DNA时就会暂停,释放出第一种基因的蛋白质。机器接着读取第二种基因,制造该基因的蛋白,当读到另一段含有2A缩氨酸遗传密码的DNA时又再度停止,并释出第二种基因的蛋白,直到机器制造出这四种蛋白。
利用这种串联基因,研究者制造出仅包含此多基因性载体(vector)单一拷贝的,而非多重病毒整合而成的iPS 细胞。这项重要进展指出,这种方法若结合基因标靶这样的技术,能更加安全地使单一转基因(transgene)插入已定义的位置。有趣的是,虽然可用单一病毒方法将4 种基因整合到同样的位置,但是其效率比先前的再程序化方法(reprogramming)降低了约 100 倍。此现象目前仍在研究中。(编译:王玉成)
参考文献:《Proceedings of the National Academy of Sciences》2009;106:157-162

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