——利用小鼠基因，研究人員完成了非哺乳類動物已分化細胞的部分重編程

生物通報道：將已分化的細胞重編程，令其恢復多能性是一項重要的科學突破，這一成果也因此榮獲了2012年諾貝爾生理/醫(yī)學獎——兩位科學家因證明“成熟細胞能被重編程恢復多能性”站在的科學的最高領獎臺上。不過到目前為止，這種多能性重編程應用主要還是限制在哺乳動物中。

近期一組研究人員在9月3日的eLife雜志上發(fā)表最新成果，證明了非哺乳類動物的幾種模式生物：斑胸草雀，雞，斑馬魚和果蠅的細胞能通過重編程誘導出多能性來。不過研究人員也指出，這些細胞只部分重編程，因此并非誘導多能干細胞（iPSC），文章第一作者Ricardo Rossello說，“這些細胞具有干細胞的一些表型特征。”

來自美國波多黎哥大學的這一研究組主要從事的是鳴禽發(fā)聲方面的研究，他們一直在尋找能從這些動物中收集干細胞的方法。“但是，誰也能從斑胸草雀中分離得到干細胞”。因此研究人員決定嘗試創(chuàng)建干細胞。

此前的研究證明，在人類和其他哺乳動物細胞中，通過4個基因的過表達就可以將皮膚細胞或者其分化細胞重編程為多能細胞。

雖然這些相同的基因在雀類中的同源性并不高，但是Rossello表示，這些基因編碼的蛋白參與了轉錄調控，DNA結合結構域的一部分也是很相似的。因此研究人員決定著手干，他們將攜帶了4個小鼠重編程因子的病毒載體，插入到了斑胸草雀的胚胎成纖維細胞中。

研究人員本來認為他們可能只是會發(fā)現(xiàn)一些重編程途徑，“但令人驚訝的是，利用相同的哺乳動物基因，我們不僅完成了過表達，而且也進行了重編程……轉化細胞中出現(xiàn)了大部分干細胞表型”，Rossello說。

這些細胞具有干細胞的聚集形態(tài)，并且能表達干細胞抗原-1，Rossello和他的同事們通過生成胚胎給他，和所有三個胚細胞譜系，在體外證明了多能性。同時他們也進行了體內實驗，發(fā)現(xiàn)重編程鳥類的細胞能形成畸胎瘤，其中包含睪丸被注射細胞的部分小鼠細胞。來自佐治亞大學，完成鵪鶉細胞重編程的 Steve Stice教授表示，“除了嵌合體后代，畸胎瘤​​是最有說服力的實驗證明。”

在斑胸草雀中獲得成功后，Rossello研究組在雞和斑馬魚的成纖維細胞中重復了相同的重編程實驗，取得了類似的結果。他們還將重編程雞和斑馬魚細胞注入到胚胎中形成了嵌合體，其中一些獲得了成功，不過相比于對照組，死亡率較高。

此后研究人員又轉向了無脊椎動物，研究人員利用小鼠的重編程因子轉染，形成了果蠅S2細胞的類似干細胞的細胞群。來自在西奈山醫(yī)院的干細胞研究員 Thomas Zwaka對這些成果表示驚嘆，“這十分有趣，當你把轉錄因子插入到本該沒有應答的細胞中（因為這些細胞中不存在這一系統(tǒng)），但是結果卻出乎意料。”

目前這一研究小組正在努力進行程序優(yōu)化，希望能誘導特定的細胞類型。“體細胞重編程可以在各種模式種類中實現(xiàn)，這將有助于干細胞獲取，以及早期發(fā)育階段的研究，”相關研究人員表示。而且如果這種方法能用于任何動物，那么也有助于動物保存。

Zwaka還補充道，即使這還不是真正的iPS細胞，但是這一研究結果令人鼓舞。

（生物通：張迪）

原文檢索：

R.A. Rossello et al., “Mammalian genes induce partially reprogrammed pluripotent stem cells in non-mammalian vertebrate and invertebrate species,” eLife, 2: e00036, 2013.