资源：斯克里普斯研究所

概要：

科学家已经发现了将普通成年细胞“重编程”成干细胞的新方法。

斯克里普斯研究所科学家（TSRI）的科学家们发现了一种将普通成年细胞“重编程”成干细胞的新方法。

在自然生物技术的Advance Online论文中发表的一项研究中，TSRI科学家筛选了1亿个抗体文库，发现了几个可以帮助将成熟皮肤样细胞重编成称为诱导多能干细胞（IPSC）的干细胞。

来自更成熟类型细胞的IPSC通常涉及将四种转录因子基因插入到这些细胞的DNA中。科学家确定的抗体可以应用于成熟细胞 - 在细胞表面结合蛋白质 - 作为三种标准转录因子基因插入的替代物。

研究资深作者Kristin Baldwin，TSRI部门副教授说：“这个结果表明，最终我们可能能够制造IPSC，而不会在细胞核中放任何东西，这可能意味着这些干细胞将具有更少的突变和总体更好的性质的神经科学。

IPSC可以由患者自己的细胞制成，并且在个性化细胞疗法和器官再生中具有许多潜在的用途。然而，没有一个IPSC设想的临床用途尚未实现，部分是因为制定这些临床用途所涉及的风险。

十年前开发的称为OSKM的标准IPSC诱导程序涉及将四个转录因子蛋白Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc的基因插入成体细胞。随着这些基因的添加和活性，它们编码的转录因子蛋白产生，反过来又重新编程细胞成为IPSCs。

该过程的一个问题是核重编程因子的病毒插入事件或过度产生可能以使细胞癌变的方式损伤细胞DNA。另一个原因是这种核重新编程通常产生具有可变属性的IPSC的集合。 “即使我们在实验室中使用IPSC来研究疾病，这种变化也可能是一个问题，”Baldwin说。

相比之下，在普通动物发育过程中，细胞识别被来自细胞外的分子信号改变，诱导基因活性的改变，而没有任何危险的DNA插入。为了找到像这样的自然途径 - 普通细胞可以转化为IPSC，Baldwin和她的实验室与Lita Annenberg Hazen免疫化学教授Richard Lerner的TSRI实验室合作。 Lerner帮助开发和筛选大型人类抗体文库，以寻找新的抗体药物和科学探针。

在这种情况下，包括研究生Joel W. Blanchard博士和博士后研究员贾谢在内的主要作者团队成立了大约1亿种不同抗体的图书馆，并用它来找到可替代OSKM转录因子的文献。

在一组初步实验中，研究人员试图鉴定可以替代Sox2和c-Myc的抗体。他们建立了大量的小鼠成纤维细胞 - 通常用于在实验中制作IPSC，并插入其他两个转录因子Oct4和Klf4的基因。接下来，他们将巨大的抗体基因库添加到细胞群体中，使得每个细胞最终含有一种或多种抗体的基因。

科学家们可以观察到哪个细胞开始形成干细胞集落，这表明这些细胞产生的抗体之一已经成功地取代了Sox2和c-Myc的功能，并触发细胞识别的转换。测序这些细胞的DNA允许研究人员确定负责的抗体。

以这种方式，TSRI团队发现了可以替代Sox2和c-Myc的两种抗体，在相似的一组测试中，他们发现可以替代第三种转录因子Oct4的两种抗体。科学家们显示，不是插入这些转录因子基因，它们可以简单地将抗体提供给培养物中的成纤维细胞。

在这项初步研究中，科学家们无法找到取代第四个OSKM转录因子Klf4功能的抗体。然而，鲍德温希望通过更广泛的筛选，她和她的同事们最终也会发现抗体替代Klf4。她说：“我认为这件事会让我们花更多的时间弄清楚。”

抗原筛选方法原则上允许科学家不仅可以找到可以代替OSKM转录因子的抗体，还可以研究这些抗体通过其产生的天然信号通路。

在这个原理的证明中，科学家发现Sox2替代抗体之一与称为Basp1的细胞膜上的蛋白结合。这种结合事件阻断了Basp1的正常活性，从而消除了在细胞核中起作用的转录因子WT1的限制。 WT1释放出来，然后改变多个基因的活动，最终包括Sox2，以使用与使用原始重编程因子相比不同的事件顺序来促进干细胞状态。

WT1（Wilms肿瘤1）在一些癌症中过量产生，被认为是致癌基因。这一事实突出了这些研究的附加价值：帮助科学家了解癌细胞发育与干细胞状态之间的关系。

TSRI研究人员现在计划使用人类细胞而不是小鼠细胞进行更大，更复杂的抗体筛选研究。