基础医学前沿进展

读书笔记1

Induction of pluripotent stem cells from primary human fibroblasts with only Oct4 and Sox2

From:NATURE BIOTECHNOLOGY, VOLUME 26, NUMBER 11, NOVEMBER 2008

这篇文章主要讲述如何用两因子--Oct4、Sox2来诱导成纤维细胞成为iPS多能干细胞的，其中，VPA（valproic acid）是一种组蛋白去乙酰化的抑制剂，能使成纤维细胞在无原癌基因c-Myc 或Klf4的情况下，只需要Oct4、Sox2就能诱导产生iPS细胞。

首先，作者回顾了一下iPS细胞的发展历程。科学家首先发现卵母细胞中存在可使体细胞重编程为具有多种分化潜能的多能性细胞；后来人们可以用OCT4, SOX2, KLF4 和c-MYC这四个因子或另一组四因子OCT4, SOX2, NANOG and LIN28使人体细胞诱导成为多能性的iPS细胞。但是，这种方法产生的IPS细胞存在缺陷：（1）重编程效率低，（2）原癌基因KLF4 和c-MYC以及转录所用的病毒载体系统都可能致瘤；以上两种缺陷导致了iPS的应用受到限制，应运而生的是三因子诱导法--OCT4, SOX2 和KLF4,将致瘤性强的的c-MYC 去除，但发现效率低下。

本实验中，作者发现VPA可以大幅度提高人成纤维细胞重编程为多能分化细胞的效率，除此之外，VPA可以使人的成纤维细胞在只有OCT4, SOX2存在下，就能重编程为iPS细胞。而在此之前，无人报道过只用两因子就可获得iPS细胞，这也是本实验的创新之处；本实

验还像人们展示了有些小分子物质是可以代替某些转录因子使已分化的成体细胞重新回到多能分化状态。

本实验主要从以下几个方面入手：

第一：在应用优化后实验方案的条件下，用VPA和三因子Oct4, Sox2 and Klf4高效率诱导产生iPS 。从而证明了VPA可以提高人成纤维细胞向iPS的诱导效率。

第二：在VPA存在的条件下，去除Klf4，观察人成纤维细胞向iPS 的诱导情况。证明在VPA的存在下两因子Oct4, Sox2 即可获得iPS 细胞。同时观察到,在VPA都存在的相同条件下，三因子的诱导效率比两因子的明显高，这也意味着VPA不能完全替代Klf4的功能。

第三：证明由两因子+VPA诱导而来的iPS细胞的多分化潜能。此iPS细胞像ESC一样可形成类胚状体球，并可以分化为心肌细胞、上皮细胞、脂肪细胞、神经细胞等。从而证明了由两因子+VPA诱导而来的iPS细胞具有多种分化能力。

第四：由两因子+VPA诱导而来的iPS可形成畸胎瘤。由两因子诱导的iPS和三因子诱导的iPS所形成的畸胎瘤并无明显差别。

第五：检测了由两因子诱导产生的iPS细胞的DNA甲基化水平和基因表达谱。作者比较了成纤维细胞、ESC和由两因子诱导而来的IPS细胞的DNA甲基化水平以及一些主要表达基因，得出的数据与重编程中基因重塑现象一致。也由此可得：由两因子诱导而来的iPS在基因表达上与ESC相似。

通过以上的实验，作者得出结论：（1）VPA可以提高人成纤维细

胞重编程的效率。在VPA存在下，由三因子诱导产生iPS的效率可提高1%。（2）在VPA存在的条件在，只应用OCT4, SOX2两因子，就可使人成纤维细胞诱导成iPS细胞，并且与三因子的iPS相似，可形成多种组织细胞和畸胎瘤。

本实验的创新之处就是发现了VPA可部分代替Klf4使得由两因子诱导获得iPS成为可能。但本文提出了新的问题:如何找到替代OCT4、SOX2的小分子来诱导产生IPS，使其临床应用更实际、更有价值？值得我们进一步思考和研究。