完全分化的成熟B细胞,无需使用卵子,即可被重编程为类似胚胎干细胞的多能状态。这一突破性成果于2008年4月18日发表在《细胞》(Cell)杂志上。
在先前的研究中,诱导多能干细胞(iPS)已能从成纤维细胞(一种皮肤细胞)中产生。然而,由于难以确定成纤维细胞是否完全分化,早期实验可能使用了分化程度较低的细胞,从而更容易重编程。相比之下,B细胞是免疫系统中高度分化的细胞,其DNA在成熟过程中会发生特异性重排——部分基因片段被永久删除。这一特征为验证重编程是否真正逆转了终末分化提供了独特的分子标记。
美国怀特黑德生物医学研究所的雅各布·汉娜(Jacob Hanna)及其同事,在鲁道夫·耶尼施(Rudolf Jaenisch)实验室中,尝试将成熟B细胞重编程为iPS细胞。他们采用与成纤维细胞类似的方法,利用反转录病毒将四个转录因子基因(Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4)导入B细胞。此外,他们还引入了一个额外的因子——CCAAT/增强子结合蛋白α(C/EBPα),以增强重编程效率。结果显示,成熟B细胞成功转化为iPS细胞,并且这些iPS细胞保留了B细胞特有的DNA重排特征,从而确证了重编程的彻底性。
与来自成纤维细胞的iPS细胞类似,这些B细胞来源的iPS细胞能够发育成完整的小鼠。通过检测小鼠基因组中的DNA重排标记,研究人员证实这些小鼠确实源自重编程的成熟B细胞。这一发现不仅证明了终末分化细胞的可塑性,还为研究自身免疫疾病提供了新工具。例如,将神经胶质细胞(一种神经系统的免疫细胞)重编程为iPS细胞,再生成小鼠,可使其免疫系统主要攻击神经胶质细胞,从而模拟多发性硬化症的病理过程。
耶尼施预言,类似方法最终将应用于人类细胞,用于研究复杂遗传疾病。这将使研究人员能够在培养皿中模拟疾病进程,为疾病机制解析和药物筛选开辟新途径。
(来源:科技日报 冯卫东)
(《细胞》(Cell),Vol 133, 250-264, 18 April 2008,Jacob Hanna, Rudolf Jaenisch)