当前位置: 主页 > 神经科学 > 干细胞与再生

通过重组蛋白诱导iPS——ProteomTech公司朱勇博士答生物谷记者问

2009-04-26 17:04 生物谷记者 生物谷 阅读 0
核心摘要: 2009年,美国Scripps研究所与ProteomTech公司合作,首次利用重组蛋白诱导体细胞生成多能干细胞(piPS),解决了传统基因诱导的致癌风险与基因组整合问题。本文专访ProteomTech公司朱勇博士,深入解读piPS的稳定性、安全性、操作优势及产业化挑战。结合最新研究进展,介绍小分子替代蛋白、化学重编程等突破,展现该技术从实验室到临床的演进路径与未来前景。

诱导多能干细胞(iPS)技术自2006年问世以来,为再生医学提供了全新的细胞来源。然而,传统的iPS诱导方法依赖于病毒或质粒载体导入外源基因,存在基因组整合和致癌风险。2009年,美国Scripps研究所、ProteomTech公司和德国马克斯·普朗克分子生物医学研究所等机构的科研人员取得里程碑式突破——首次利用重组蛋白直接诱导体细胞生成多能干细胞(piPS),相关论文发表于《Cell Stem Cell》。

为深入理解这一技术的科学意义与转化前景,生物谷记者专访了研究团队成员、ProteomTech公司朱勇博士。以下为访谈核心内容及基于最新科学进展的深度解读。

piPS细胞的长期稳定性:朱勇博士指出,在优化培养条件下,piPS细胞可在体外长期传代并保持干细胞特性。论文中piPS细胞传代30代后仍维持正常形态与多能性标志物表达。但需注意,piPS细胞与胚胎干细胞及基因诱导iPS细胞一样,对培养条件高度敏感,一旦偏离标准方案易发生自发分化。

致癌风险显著降低:传统iPS诱导常用四个转录因子(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc),其中Klf4和c-Myc具有促癌活性。重组蛋白方法的独特优势在于:蛋白因子在完成重编程后会被细胞代谢清除,不会整合到基因组中,从而从根本上消除了因外源基因持续表达或插入突变引发的癌变风险。这是piPS技术相比基因诱导方法的核心安全优势。

单蛋白诱导的可能性:早期单基因诱导iPS实验多依赖于靶细胞内源性表达其他因子,普适性有限。朱勇团队发现,使用三个重组蛋白(Oct4、Sox2、Klf4)亦可获得iPS细胞。当时其研究方向已转向用小分子化合物替代转录因子,最终有望实现仅用一个蛋白甚至完全无蛋白的化学重编程。后续十余年的研究证实了该方向的可行性——2013年,中国科学家邓宏魁团队首次利用小分子化合物组合将小鼠体细胞重编程为iPS细胞;2022年,更实现了完全化学诱导的人iPS细胞。

原核表达蛋白的适用性:针对重组蛋白生产体系,朱勇博士解释,虽然细菌表达的重组蛋白缺乏真核翻译后修饰(如糖基化、磷酸化),但核心转录因子通常不受影响:多数转录因子无糖基化修饰,而磷酸化修饰可在蛋白进入宿主细胞后由细胞自身激酶完成。因此原核表达系统不会影响蛋白功能或诱导效率,且具有成本低、规模化容易的优势。

操作简便性:重组蛋白诱导技术仅需将纯化蛋白加入培养基,避免了病毒包装、转染、基因组整合等复杂步骤,显著简化了工艺流程,提高了安全性,也降低了实验室操作门槛。

产业化挑战与最新进展:朱勇博士指出,iPS细胞迈向临床仍需解决四大关键问题:①大幅提高重编程效率(早期piPS效率仅约0.001%),②建立符合cGMP标准的培养体系,③精确分离纯化iPS及其衍生细胞,④开发快速动态的质控监测方法。为此,后续研究发展了多种策略:蛋白质转导中的细胞穿透肽(CPP)融合技术提升了蛋白入核效率;小分子辅助重编程使piPS诱导效率提升数百倍;自动化iPS生产平台与单细胞转录组质量监控正在推动产业标准建立。截至2025年,基于iPS细胞的临床试验已在黄斑变性、帕金森病、脊髓损伤等领域展开,但完全无整合、无动物源成分的化学重编程体系仍是国际竞争焦点。

    发表评论