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科学家证实重编程的成体干细胞与胚胎干细胞相同

2019-01-21 14:39:57 • 来源：

来自Vavilov普通遗传学研究所，物理化学医学研究所和莫斯科物理科学与技术研究所(MIPT)的研究人员得出结论，重编程不会在重编程和胚胎干细胞之间产生差异。结果发表在Cell Cycle杂志上。干细胞是专门的，未分化的细胞，可以分裂并具有在早期生长和生长过程中发展成体内许多不同细胞类型的显着潜力。此外，它们在许多组织中作为一种内部修复系统，基本上没有限制地补充其他细胞。当干细胞分裂时，每个新细胞都有可能保留干细胞或成为另一种更特化的细胞类型，如肌细胞，红细胞或脑细胞(图1)。科学家区分了几种类型的干细胞。可能在体内产生任何细胞的干细胞称为多能干细胞。成人体内没有多能干细胞; 它们在早期胚胎中天然存在。

科学家证实重编程的成体干细胞与胚胎干细胞相同

有多种方法可以获得多能干细胞。第一种是从体外受精过程中产生的多余胚胎中提取它们。但这种做法在技术上和道德上仍然存在争议，因为它确实会破坏可能植入的胚胎。这就是为什么研究人员想出了获得多能干细胞的第二种方法 - 重新编程成体细胞。

“开启”在干细胞中活跃的基因并“关闭”负责细胞特化的基因的过程称为重编程。该技术由Shinya Yamanaka开创，他表明在早期胚胎发育过程中引入四种特定蛋白质可用于将成体细胞转化为多能细胞。他与John Gurdon爵士一起被授予2012年诺贝尔奖，“因为发现成熟细胞可以重新编程成为多能细胞。”(图2)。

由于其独特的再生能力，干细胞提供治疗任何疾病的潜力。例如，已经存在从干细胞移植视网膜色素上皮细胞和脊柱细胞的情况。另一项实验表明，干细胞能够在小鼠体内再生牙齿。重编程具有新的医学应用的巨大潜力，因为重编程的多能干细胞(或诱导的多能干细胞)可以由患者自己的细胞制成，而不是使用来自胚胎的多能细胞。

然而，诱导性多能干细胞与人胚胎干细胞之间的相似程度仍不清楚。最近的研究强调了这两种类型的干细胞之间的显着差异，尽管仅分析了有限数量的不同来源的细胞系。研究人员比较了先前已从胚胎干细胞分化的成体细胞类型重编程的诱导多能干细胞系。所有这些细胞都是同基因的，这意味着它们都具有相同的基因组。

科学家分析了转录组 - 在细胞中编码，合成和使用的所有产品的集合。此外，它们引发甲基化DNA区域，因为甲基化在细胞特化中起关键作用。对基因活性调控机制变化的深入研究表明，重编程和胚胎干细胞相似。此外，研究人员提出了275个能够呈现重编程结果的关键基因的活动清单。

研究人员分析了三种类型的成体细胞 - 成纤维细胞，视网膜色素上皮细胞和神经细胞。它们全部由相同的基因组组成，但化学修饰(例如甲基化)与其他变化相结合决定了DNA的哪一部分将用于产物合成。

科学家们总结说，重新编程的成体细胞类型和重新编程过程没有留下任何痕迹。确实发生的细胞之间的差异被认为是随机因素的影响。“我们定义了最佳诱导多能干细胞系概念。至少有一个与胚胎多能细胞相似的iPSC克隆的最小数量为95%可信度为5，”MIPT博士和研究所的Dmitry Ischenko说。物理化学医学研究员。

显然，没有人会将胚胎干细胞转化为神经元并将其重新编程为诱导干细胞 - 这将耗费时间和成本太高。该实验模拟了将患者的成体细胞重编程为诱导的多能干细胞以供进一步医学使用。尽管本文目前尚未提出体外器官生长方法，但它是朝着正确方向迈出的重要一步。诱导多能细胞和胚胎干细胞都可以帮助我们了解特异性细胞如何从多能细胞发育。在未来，它们还可能为许多目前无法治愈的疾病患者提供无限量的替代细胞和组织。

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