重组和iPSC形成——那么现在

个性化疾病治疗,根据个体的遗传背景,是医学的未来。干细胞的承诺这一目标成为现实。十年前,发现多能干细胞不需要来自胚胎引起了干细胞研究领域的范式转变。

胚胎干细胞(ESCs)带来尽可能多的科学承诺他们道德争议。从non-embryonic创建干细胞细胞的能力,通过重组的过程中,解除了伦理障碍,推动干细胞研究的新方向快速。

重组的历史

是重新恢复分化的过程中,组织特定的细胞诱导多能干细胞(万能)。

的在2006年第一次生成的细胞则从小鼠胚胎成纤维细胞在实验室Shinya Yamanaka博士的工作为他赢得了2012年诺贝尔生理学或医学奖得主(以及约翰·b·古尔爵士)“发现成熟的细胞可以重新编程成为多能”。

实验的实验室确认24蛋白质是重要的分化,没有单独的多能干细胞。然而,马拉松运动员,爱好,山中花了很长,系统方法揭示其中四、OCT4、SOX2, KLF4 cMYC,(或称为OSKM)一起重新编程细胞干细胞状态。以这种方式重新编程,通常被称为实验方法,创造了不朽的,多能细胞。

重编程是如何进化的?

重编程的方法在过去十年里已经发生了很大的改变。最大的一个变化已经在OSKM等因素是如何交付给细胞。直到最近,生成的细胞则通过与病毒载体感染体细胞,逆转录病毒或慢病毒。这种方法导致转基因整合到细胞的基因组。基因的表达的灵活性是失去了在集成问题一旦重组过程完成。最近,基因已经被直接添加到细胞rna或通过使用病毒不整合。这些新方法限制了基因重组过程的持续时间的表达式。因为基因在细胞里是不活跃的re-differentiate,减少干扰的过程中表达组织特定的因素。

尽管许多干细胞研究者的梦想则直接被用来治疗疾病,这条路还不是很清楚。山中只有一个临床试验到目前为止,而是努力关注建立iPSC细胞库。但是,万能的临床效用,目前,不像他们的激动人心的作用研究,并在建模疾病其效用。

查尔斯·p·爱默生博士是导演在马萨诸塞大学医学院威尔斯通肌肉萎缩症合作研究中心facioscapulohumeral肌肉萎缩症(FSHD)。他一直在利用万能干细胞模型肌肉萎缩症。

“潜在的细胞则是真正了不起的举行“爱默生博士说。

关于万能的影响对促进肌肉萎缩症,爱默生博士解释说,“万能给我们看疾病的能力在一个非常有意义的方式,在很大程度上是因为我们可以研究这种疾病在个体层面上,在病人的独特的基因组成。现在,当一个病人在疾病,我们有能力让万能干细胞研究他们的特定疾病的过程。这种个性化看疾病非常强大,肯定会通知新的和令人兴奋的发展在未来治疗。”

如果细胞则可用于实验室研究纠正疾病,将如何转化为治疗吗?

得到答案,部分细胞则都是基因突变的纠正和engraftable到组织中。CRISPR-Cas9基因编辑技术的出现肯定会弹射器领域的万能校正领域的突变基因的细胞。但是,接他们没有拒绝或其他并发症如畸胎瘤(肿瘤)的形成原因还不是很清楚。

iPSC的特定领域的研究似乎是一个优先级的美国国立卫生研究院(NIH)。最近融资机会公告(失落)题为“改善动物模型的干细胞再生医学(:R24)”将基金研究”旨在描述动物干细胞和改善现有的和创建新的、人类疾病动物模型的条件。这个项目的目的是促进干细胞再生医学治疗的使用。”

的最大挑战

这个复杂的问题,虽然有很多挑战几脱颖而出是最相关的。

最大的问题是,如何万能干细胞相似的ESCs ESCs,万能的区别,有意义吗?

Jared Churko博士导师斯坦福大学心血管研究所解释说,“很多看转录组的研究表明,两种细胞类型非常相似,有99%的相同的基因表达。小差异可能意味着什么,但是,它取决于不同的是什么。我们需要做的是找出重要的区别是,如果下游效应产生的细胞系。”他补充道,“在很多情况下,它不重要。”

这一步,Churko博士,Joseph Wu博士和他的同事们分析了不同方法的交付转录因子的影响产生的万能。他们进行系统分析的六个不同的交货方法(minicircle质粒、游离质粒、直接信使RNA转染,仙台病毒,直接微RNA转染,和一个慢病毒系统)的重组因子。则显示显著的基因表达变化,高达500个差异表达基因,当ESCs相比。

ESCs的遗传差异和万能,表观遗传基因上升到顶部,表明表观遗传记忆在这个过程中所扮演的角色。

表观遗传景观,主要指的是组蛋白修饰(甲基化和乙酰化)和DNA甲基化——重置当细胞重新编程。这个过程可以是不完整的,多少旧的表观遗传标记仍然仍然是未知的。这是一个根本性的重组过程的一部分,可以对多能性和分化能力的影响。表观基因组的角色在改变的过程中是最近才被充分重视。最近的研究表明,重组确实是被认为在很大程度上是一个由表观遗传改造过程。

Churko说大多数表观遗传差异观察并没有阻止潜在的使用万能。“即使这些表观遗传差异,则维持多能性状态,能够区分各种细胞类型。同时,如果有不同的表观遗传标记在基因组区域没有被表达,这些差异并不影响细胞的功能。”

Churko解释说,还有其他因素在起作用,例如,“随着时间的推移,不断培养和使hiPSCs可能导致遗传修改。”

尽管挑战,他和其他人都认为,第一个地方可以看到临床进步在眼睛的疾病,血液疾病和杜氏肌萎缩症或其他肌肉疾病。

仍有许多问题有待回答关于重组的过程和由此产生的万能。然而,在过去的十年里,已经上升到顶部的细胞则列表的最有力的研究工具。

与热情,Churko说,“现场是敞开的,我们刚刚开始找出万能的全部潜力。这只是一个时间问题更多的使用出来的。”