诱导多能性干细胞(iPS)技术自2006年问世以来,为再生医学和疾病研究开辟了全新路径。该技术通过导入特定转录因子(如Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc),将已分化的体细胞重编程为类胚胎干细胞状态,具备多能性和自我更新能力。然而,早期iPS诱导通常依赖成纤维细胞(如小鼠胚胎成纤维细胞MEF)或神经干细胞,前者重编程效率低且易出现表观遗传不完全,后者取材困难、培养条件复杂。2007年,中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿教授团队在《生物化学杂志》(J. Biol. Chem)发表论文,发现了一种新颖且高效的iPS诱导细胞来源——小鼠脑膜细胞。
研究发现,小鼠脑膜细胞天然高表达胚胎干细胞关键调控因子Sox2,这一特性使其在重编程过程中具有显著优势。通过逆转录病毒导入Oct4、Klf4和c-Myc(省略外源Sox2仍可成功),脑膜细胞可被高效诱导为iPS细胞。更重要的是,DNA甲基化分析表明,由脑膜细胞形成的iPS克隆无需经过后续筛选即可实现完全重编程,且这些克隆能够100%产生嵌合小鼠,证实了其真正的多能性。
这一发现为iPS技术提供了全新的体细胞来源。相比成纤维细胞,脑膜细胞重编程更彻底、效率更高;相比神经干细胞,脑膜细胞取材更简便、体外扩增更易操作,便于大规模应用。此外,脑膜细胞来源于中枢神经系统,其衍生的iPS细胞对于研究脑部疾病(如神经退行性疾病、脑肿瘤等)具有特殊价值,可建立患者特异性的疾病模型,推动药物筛选和细胞治疗。
自该研究发表以来,iPS领域经历了飞速发展。2012年,山中伸弥因iPS技术获得诺贝尔生理学或医学奖。后续研究进一步优化了重编程方法(如非整合病毒、游离质粒、小分子化合物等),并成功将iPS细胞分化为多种功能性细胞类型,部分已进入临床试验。脑膜细胞作为iPS诱导的优质来源,其内在分子机制(如Sox2高表达的调控网络)仍持续受到关注,为理解细胞重编程及表观遗传重塑提供了重要模型。
参考文献
Wang Z, et al. J. Biol. Chem. 2008;283(8):4480-4485. doi:10.1074/jbc.M706009200
(原文链接:《生物化学杂志》论文摘要)