Science子刊：新治療方法促進(jìn)小鼠多能干細(xì)胞的產(chǎn)生

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2024-08-12 10:15:00【大中小】

摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)了一種加速小鼠多能干細(xì)胞生產(chǎn)和質(zhì)量的治療方法。

基因組調(diào)控中心(CRG)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種加速小鼠多能干細(xì)胞生產(chǎn)和質(zhì)量的治療方法。這一發(fā)現(xiàn)有可能改善具有兩條X染色體的個體的疾病建模和藥物測試;女性、變性男性或患有克氏綜合征的額外X染色體的男性。研究結(jié)果發(fā)表在《Science Advances》雜志上。

這項研究涉及到誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)，它可以變成體內(nèi)任何類型的細(xì)胞，使其成為研究和醫(yī)學(xué)中高度通用和有價值的資源。它們使科學(xué)家能夠在實驗室中研究疾病并開發(fā)個性化的治療方法。它們還具有替代受損或患病組織的潛力。

圖1 干擾素γ途徑增強(qiáng)iPSC重編程中的多能性和X染色體再激活

在人類中，創(chuàng)造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞需要對皮膚細(xì)胞等特化的成年細(xì)胞進(jìn)行重新編程，使其恢復(fù)到多能狀態(tài)。2012年，日本研究員Shinya Yamanaka獲得了諾貝爾獎。然而，以這種方式制造干細(xì)胞是一項艱巨的任務(wù)，很少有細(xì)胞能達(dá)到真正的多能狀態(tài)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，將干擾素γ (IFNγ)添加到小鼠神經(jīng)前體細(xì)胞(一種可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌愋蜕窠?jīng)元的細(xì)胞)的培養(yǎng)物中，將重新編程iPSCs所需的時間縮短了一天，節(jié)省了時間和資源。

這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因為IFNγ通常被認(rèn)為有助于身體對感染做出反應(yīng)，例如，通過激活免疫細(xì)胞和促進(jìn)炎癥來應(yīng)對病毒的存在。這是它第一次被證明在完全不同的細(xì)胞編程環(huán)境中起作用。

這項研究的第一作者，巴塞羅那基因組調(diào)控中心的研究員Mercedes Barrero說：“干擾素可以通過打開DNA和快速激活基因表達(dá)來幫助細(xì)胞對病毒感染做出反應(yīng)。一種可能的解釋是，通過像蛤一樣打開DNA，它暴露了某些基因，使它們更容易重新編程，并加速細(xì)胞向干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。”

帶有“X因子”的病毒防御蛋白

許多遺傳疾病都與X染色體有關(guān)。研究具有兩條X染色體的女性iPSCs，有助于研究人員了解這些情況。女性干細(xì)胞也可以用于藥物測試，通過了解它們?nèi)绾闻c女性細(xì)胞相互作用，確保治療分子對不同性別的個體有效和安全。

圖2 CRISPR篩查揭示了參與重編程和X再激活的分子網(wǎng)絡(luò)

女性多能干細(xì)胞還可用于為影響女性的疾病建立更準(zhǔn)確的模型，或者最終用于培養(yǎng)專門針對女性患者需要的移植組織和器官。然而，創(chuàng)造高質(zhì)量的女性干細(xì)胞系一直具有歷史挑戰(zhàn)性。

這是因為女性成年細(xì)胞通常有一條X染色體處于休眠狀態(tài)，這是一種補(bǔ)償機(jī)制，有助于避免來自兩條X染色體的雙劑量基因產(chǎn)物處于活躍狀態(tài)的影響。帶有XY染色體的男性細(xì)胞不需要處理這個問題。

在細(xì)胞重編程過程中激活兩個X染色體通常是高質(zhì)量干細(xì)胞的標(biāo)志。這意味著一個細(xì)胞已經(jīng)被徹底重新編程，擺脫了之前的身份，并獲得了成為任何細(xì)胞類型的潛力，基本上是模仿早期胚胎階段的細(xì)胞。

研究人員發(fā)現(xiàn)，干擾素γ (IFNγ)在加速X染色體的再激活方面非常有效，加速了高質(zhì)量iPSCs的產(chǎn)生。

“在小鼠細(xì)胞重編程過程的早期，添加干擾素伽馬使X染色體的再激活效率提高了一倍。“雖然最終的iPSCs質(zhì)量相同，但我們懷疑在人類干細(xì)胞中可能會有所不同，病毒防御蛋白可能在提高人類女性干細(xì)胞系的質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用，”該研究的高級作者、巴塞羅那基因組調(diào)控中心的研究員Bernhard Payer博士說。

“女性個性化醫(yī)療需要高質(zhì)量的女性干細(xì)胞系。沒有這些，實驗性療法可能會失敗。我們的發(fā)現(xiàn)使高質(zhì)量女性iPSCs的生產(chǎn)向前邁進(jìn)了一步，這對于確保個性化醫(yī)療的承諾使所有人受益至關(guān)重要，而不僅僅是少數(shù)人，”Payer博士總結(jié)道。

參考資料

[1] The interferon γ pathway enhances pluripotency and X-chromosome reactivation in iPSC reprogramming