对罕见遗传病的研究揭示了新的干细胞途径

你如何提高诺贝尔奖获奖的发现?添加一种令人衰弱的致病基因突变。在发表在美国国家科学院院刊上的一项研究中，首先创建诱导多能干细胞(iPSCs)的Shinya Yamanaka博士和他的同事们在格拉德斯通研究所找到了一种提高干细胞效率的方法。通过对罕见遗传病的研究进行重新编程。

iPSCs-干细胞由皮肤细胞产生，可以在体内革命化的生物医学科学中转化为任何类型的细胞。他们为再生医学和药物发现的突破做出了贡献，超越了研究人员曾经认为的可能。但与任何新技术一样，仍有改进的余地。例如，使用现有技术，不到百分之一的成人皮肤细胞被重编程为iPSC。

“创建iPSC的效率低是将该技术应用于生物医学的主要障碍，”Gladstone的高级研究员兼日本iPSC研究与应用中心(CiRA)主任Yamanaka说。“我们的研究确定了一种令人惊讶的方法来增加我们可以产生的iPSC数量。”

科学家们从一个非常不同的目标开始：创建一个细胞模型来研究骨化纤维发育不良(FOP)。这种极为罕见的遗传性疾病导致肌肉，肌腱和韧带变成骨骼，因此获得了“石头人综合症”的绰号。它是由ACVR1基因突变引起的，该突变过度激活对胚胎发育很重要的细胞信号传导过程，并涉及一种叫做BMP的蛋白质。

令人惊讶的是，科学家们发现他们可以从FOP患者的细胞中产生更多的iPSCs，而不是从健康个体中摄取的iPSC。他们认为这是因为BMP信号增强细胞更新 - 细胞复制的能力 - 并使它们保持多能状态，能够转变为任何类型的细胞。这两个特征是干细胞的关键特征。为了证实他们的预感，研究人员阻止了BMP信号传导，导致FOP患者细胞产生更少的iPSC。相反，激活信号传导途径产生更多的iPSC。

“最初，我们想建立一种可能有助于我们了解特定基因突变如何影响骨形成的FOP疾病模型，”第一作者Yohei Hayashi博士说，他是博士后Shinya Yamanaka的博士后学者。“我们惊讶地发现FOP患者的细胞重编程比健康患者的细胞更有效。我们认为这可能是因为导致骨细胞增殖的相同途径也有助于干细胞的再生。”

“这是第一个报道的病例，表明天然存在的基因突变可以提高iPSC的产生效率，”Gladstone的高级研究员，医学博士Bruce Conklin补充道。“从携带基因突变的患者细胞中创建iPSC不仅可用于疾病建模，还可以为重编程过程提供新的见解。”

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