PNAS重大突破：超越iPS的重編程細胞

　　喬治城Lombardi綜合癌癥中心的一個研究小組稱一年前他們在實驗室首次構建的一種強大的新型細胞建立了成體上皮細胞一種新的干細胞樣狀態。這些細胞所具有的一些特性使得再生醫學真有可能實現。

　　在發表于11月19日《美國科學院院刊》(PNAS)上的論文中，研究人員報告說這些新型的干細胞樣細胞表達的基因與胚胎干細胞和誘導多能干細胞(iPSCs)并不相同。這解釋了當在實驗室進行培養時它們不會像其他干細胞一樣生成腫瘤，以及能夠維持穩定生成研究人員所希望的細胞類型的原因。

　　“這些似乎正是我們讓再生醫學變為實現所需要的細胞類型，”資深研究員、喬治城大學醫療中心下屬Lombardi綜合癌癥中心病理系主任Schlegel說。

　　2011年12月，Schlegel和同事證實其研究小組設計的一種實驗室技術能夠讓正常細胞像癌細胞一樣無限期地存活下去，這在以前是不可能的事情。新研究是這一突破性研究工作的延續。

　　研究人員發現將兩種不同的物質(一種Rho激酶抑制劑和成纖維飼養細胞)加入到這些細胞中可推動它們轉變為可無限存活的干細胞樣細胞。當從細胞中撤除這兩種物質，它們會恢復從前的細胞類型。研究人員將這些細胞稱之為條件性重編程細胞(CRCs)。

　　這一研究進展曾被視作是一次令人興奮的個體化癌癥醫學演示。事實上，在9月27日《新英格蘭醫學雜志》(NEJM)上報道的一項的案例研究中， Schlegel及其團隊用一名罹患罕見肺腫瘤類型的24歲男子的正常細胞和腫瘤細胞生成了CRCs，并演示通過這些CRCs醫生們如何鑒別出了一種有效的癌癥治療。這些細胞被用來篩選潛在的治療，通過這種方式科學家們能夠看到哪些治療積極地對抗了腫瘤細胞，而對正常細胞損害甚微。

　　9月時Schlegel 表示：“我們第一次采用這一技術進行臨床應用，代表了個體化醫療的一個強有力的范例。但未來還需要一大群的研究人員和嚴謹的科學弄清楚這一技術是否會進展到我們需要的水平，迎來個體化醫療的新時代。”

　　新研究的目的旨在比較CRCs與胚胎干細胞和iPSCs的特性。iPSCs是通過加入基因操縱成體細胞生成的細胞，它們具有分化能力，能夠轉變為新的成體細胞類型。胚胎干細胞和iPSCs都曾在再生醫學應用中進行過調查和測試，但當注入到小鼠體內時它們都形成了腫瘤，“并且難于控制這些細胞分化形成的細胞類型。你或許想它們成為肺細胞，但它們反而形成了一種皮膚細胞，” Schlegel說。

　　相比之下，當給予這些條件時來源于肺的細胞將形成干細胞樣特性，使得肺細胞擴增。而當條件撤除時，它們將逆轉為分化的肺細胞。Schlegel說它們可以快速完成――在加入抑制子和飼養細胞三天內，就能有效地生存大量的干細胞樣細胞。它也可以完全地逆轉：當條件去除時，細胞喪失了它們的干細胞樣特性，有可能能夠安全地移植到組織中。

　　研究人員比較了三種細胞類型的基因表達，發現盡管有一些相同的基因表達于所有細胞中，CRCs表達的關鍵基因與胚胎干細胞和iPSCs并不相同。“因為它們不表達這些基因，它們不會形成腫瘤，它們是譜系定向的，不同于其他細胞。這向我們表明CRCs是一種不同類型的干細胞樣細胞。”

　　作為該研究的一部分，研究小組還證實當向子宮頸細胞提供條件，放置到一種三維平臺上培養時，它們開始形成“看起來像子宮頸”的細胞。氣管細胞也是如此，在一個3-D平臺上，它們開始看起來像氣管。

　　Schlegel說當CRCs適用于臨床時，它們有可能以各種各樣的新途徑得到應用，當然這將要付出大量的工作。

　　“或許它們能夠更廣泛地用于藥敏實驗，這一點我們在NEJM研究中進行了證實。還可用于再生醫學替換受損的器官組織。可用于糖尿病，我們取得胰腺中剩余的胰島細胞，擴增它們，將它們移植回胰臟。還可用于治療因肝酶缺乏引起的許多貯積病。在這些情況下，我們可以取出肝細胞，擴增它們，將正常基因插入細胞中，然后將它們放回患者體內，” Schlegel說。

　　“這些細胞的潛能是巨大的，幫助確定它們能力的令人興奮的研究還在繼續展開，”他說。