Science子刊：新治療方法促進小鼠多能干細胞的產生

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-08-12 10:15:00【大中小】

摘要：研究人員發現了一種加速小鼠多能干細胞生產和質量的治療方法。

基因組調控中心(CRG)的研究人員發現了一種加速小鼠多能干細胞生產和質量的治療方法。這一發現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。研究結果發表在《Science Advances》雜志上。

這項研究涉及到誘導多能干細胞(iPSCs)，它可以變成體內任何類型的細胞，使其成為研究和醫學中高度通用和有價值的資源。它們使科學家能夠在實驗室中研究疾病并開發個性化的治療方法。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iPSC重編程中的多能性和X染色體再激活

在人類中，創造誘導多能干細胞需要對皮膚細胞等特化的成年細胞進行重新編程，使其恢復到多能狀態。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胞是一項艱巨的任務，很少有細胞能達到真正的多能狀態。

研究人員發現，將干擾素γ (IFNγ)添加到小鼠神經前體細胞(一種可以轉變為不同類型神經元的細胞)的培養物中，將重新編程iPSCs所需的時間縮短了一天，節省了時間和資源。

這一發現令人驚訝，因為IFNγ通常被認為有助于身體對感染做出反應，例如，通過激活免疫細胞和促進炎癥來應對病毒的存在。這是它第一次被證明在完全不同的細胞編程環境中起作用。

這項研究的第一作者，巴塞羅那基因組調控中心的研究員Mercedes Barrero說：“干擾素可以通過打開DNA和快速激活基因表達來幫助細胞對病毒感染做出反應。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，并加速細胞向干細胞的轉化。”

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。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。女性干細胞也可以用于藥物測試，通過了解它們如何與女性細胞相互作用，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再激活的分子網絡

女性多能干細胞還可用于為影響女性的疾病建立更準確的模型，或者最終用于培養專門針對女性患者需要的移植組織和器官。然而，創造高質量的女性干細胞系一直具有歷史挑戰性。

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

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

研究人員發現，干擾素γ (IFNγ)在加速X染色體的再激活方面非常有效，加速了高質量iPSCs的產生。

“在小鼠細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質量相同，但我們懷疑在人類干細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胞系的質量方面發揮重要作用，”該研究的高級作者、巴塞羅那基因組調控中心的研究員Bernhard Payer博士說。

“女性個性化醫療需要高質量的女性干細胞系。沒有這些，實驗性療法可能會失敗。我們的發現使高質量女性iPSCs的生產向前邁進了一步，這對于確保個性化醫療的承諾使所有人受益至關重要，而不僅僅是少數人，”Payer博士總結道。

參考資料

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


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此文關鍵字：小鼠多能干細胞干擾素γ IFNγ

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