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药物使干细胞再次成为胚胎

2019-01-26 11:04:14 • 来源：

如果你想利用干细胞的全部功能，你可能需要的只是橡皮擦。当然不是普通的橡皮擦。更多的药物，真的。但是如果你正确地使用它，它可以擦除那些告诉细胞从哪里开始读取DNA的重要章节的微小标签，这是他们的内部说明书。如果他们不能阅读那本手册，那么细胞就会重新获得完整的干细胞能量 - 成为体内任何一种细胞的力量。

药物使干细胞再次成为胚胎

在一项令人惊讶的新发现中，密歇根大学医学院的科学家们已经证明，在密歇根大学开发的药物可以实现这一目标 - 至少在老鼠身上。这是科学家们第一次表明他们可以通过擦除称为表观遗传标记的特定标记来使干细胞恢复到原始状态。该药特异性地靶向组蛋白上的标记物，蛋白质“线轴”DNA卷绕在周围以产生称为染色质的结构。

“魔术”橡皮擦

该研究小组在“ 细胞干细胞 ”杂志上发表文章称，用该药物治疗的小鼠外胚层干细胞超过一半在三天内逆转，并恢复了胚胎“无所谓”状态，也称为多能性。

除了产生多能干细胞外，研究小组还发现使用细胞培育的小鼠健康成长。

“我们已经证明我们不必操纵多能基因来达到基态，而是我们可以阻止细胞”想要“去的所有其他选择。然后唯一的选择是回到这个新论文的高级作者，密歇根大学病理学和生物化学副教授Yali Dou博士说：“这是一种天才的，多能的状态。”

研究人员使用了一种名为MM-401的相对较新的化合物，这是UM科学家最初设计用于治疗白血病的化合物。现在，他们正在努力研究MM-401橡皮擦技术是否与人类干细胞一起发挥作用，这种干细胞与小鼠外胚层干细胞有一些相似之处。他们将与想要尝试该技术的任何其他研究人员分享该药物。

然而，将该方法视为避免将人类胚胎用于研究或潜在治疗的方法还为时尚早。目前，不育治疗遗留下来的胚胎是人类胚胎干细胞的唯一来源。

其他技术可以重新编程人体中从皮肤取出的“成人”细胞，但细胞仍然携带来自其先前状态的行李。

尽管如此，这项新成果显示出改变染色质包装上的表观遗传标记的能力，而不会改变DNA本身。其他团队过去曾尝试从外胚层干细胞状态恢复小鼠细胞的多能性，产生的数量远低于非活细胞。并且，他们需要长期服用多种药物的鸡尾酒来实现它。

UM团队表明，使用MM-401只需几天，然后停止使用它就足够了。

这篇新论文的第一作者是Hui Zhang博士，他是Dou's实验室的博士后研究员。

表观遗传操作

表观遗传标记向细胞的DNA读取机器发出信号，在那里它们应该开始展开染色体以便阅读它。UM开发的药物靶向来自称为MLL1的基因活性的标记。

MLL1在白血球不受控制的爆炸中起着关键作用，这是白血病的标志，这也是UM研究人员最初开发MM-401来干扰白血病的原因。但它在常规细胞发育，血细胞的形成以及在后期胚胎中形成脊髓的细胞中也起着更为平凡的作用。

它通过在组蛋白上放置称为甲基的小标签来实现这一点。没有这些标签，细胞的DNA读取机器不知道从哪里开始阅读。好像打开说明书的邀请已经消失了。

干细胞不会利用MLL1的力量，直到它们变老。因此，使用MM-401来阻断MLL1在已经开始通往成年期的细胞中的正常活动意味着在细胞需要它们之前缺失组蛋白标记。细胞无法继续成为不同类型的细胞。但它们仍然可以作为健康的多能干细胞发挥作用。

“人们一直专注于其他表观遗传变化，这些变化更具戏剧性，但忽略了MLL家族的甲基化，”Dou说。“删除MLL1完全导致分化后期失败。但用药物抑制它暂时不会留下任何痕迹。”

设计MM-401的UM团队由共同作者Shaomeng Wang博士领导，他是医学院的Warner-Lambert / Parke-Davis教授，负责内科和药理学的任命，并在密歇根大学药学院。

该团队还包括UM的人类遗传学助理教授Sundeep Kalantry博士，该研究表明用MM-401处理的雌性干细胞未对其X染色体中的一条进行沉默。该步骤对于显示细胞已恢复真正的多能性至关重要。

Alexey Nesvizhskii博士及其在病理学和计算医学与生物信息学方面的同事们进行了重要的分析，以显示MLL1表达的变化如何影响细胞中的其他基因表达。

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