近日,来自美国斯克里普斯研究所、ProteomTech公司与德国马克斯·普朗克分子生物医学研究所等机构的科研人员成功利用重组蛋白诱导体细胞生成多能干细胞。这一里程碑式的成果摒弃了以往依赖病毒载体的基因导入方法,从根本上消除了传统重编程技术中细胞癌变的风险。业内专家预测,该技术将在白血病造血干细胞移植、糖尿病胰岛细胞移植以及坏死脏器的自体器官移植等领域发挥重要作用。该研究发表于《细胞—干细胞》杂志。
与2007年美国和日本科学家通过导入四种转录因子(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc)将皮肤细胞逆转为胚胎干细胞状态的方法相比,蛋白诱导技术完全避免了病毒载体的使用,从而杜绝了插入突变引发的肿瘤形成风险。此外,该法操作简便、重复性强、易于推广,为再生医学提供了更安全的细胞来源。然而,蛋白诱导曾面临重大瓶颈:如何将无活性的不可溶重组蛋白复性为具有生物活性的可溶蛋白。ProteomTech公司的团队成功攻克了这一难题,利用其自主研发的重组蛋白产品,使斯克里普斯研究所顺利将体细胞重编程为多能干细胞,进而分化为多种组织和器官。
自该项研究以来,无外源基因的诱导重编程技术迅速发展。后续研究引入了mRNA、microRNA、小分子化合物等替代方法,进一步提高了安全性和重编程效率。2012年,山中伸弥因发现iPS细胞获得诺贝尔生理学或医学奖。如今,基于iPS细胞的临床试验已在黄斑变性、帕金森病、糖尿病等疾病中展开。蛋白诱导技术虽然尚未大规模应用于临床,但其提供了一种完全无DNA残留的细胞重编程范式,为未来个体化细胞治疗奠定了坚实基础。
核心机制:重组蛋白作为转录因子直接进入体细胞,模拟胚胎干细胞内源性调控网络,激活多能性相关基因的表达,同时抑制分化相关基因,最终将细胞重编程至未分化状态。这一过程不涉及基因组整合,因此诱导出的iPS细胞在遗传学上与供体完全一致,且无潜在致瘤风险。
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