诱导多功能性干细胞

1.1.DNA甲基化 1.2.合子型基因的重新激活，如：Oct-4
2.重塑核结构
主要有包括核纤层A、B、C三种 核纤层蛋白的重塑
3.细胞质重编程—miRNA
miRNA是决定细胞 分化方向的因子。
细胞中miRNA成分 的改变能提高细胞 对调节基因表达重 编程。
接下来，介绍一下体细胞重编程不经过胚胎逆转 为多能干细胞的方法之一：通过特定基因的表达 将体细胞重编程过程逆转为干细胞。“基因重新 编排技术”，借助“逆转录酶病毒”为载体,即 向皮肤细胞中植入一组4个基因 (Oct4,Sox2,cmyc和Klf4 )，通过基因重新编排，使皮肤细胞 具备胚胎干细胞的功能。这种被改造过的细胞称 作“iPS细胞”。
这种方法所受的启示来 源于“ ES细胞-体细胞 融合实验”。细胞的多 能性收到许多因子精密 而又复杂的调控。ES细 胞和体细胞融合后能诱 导体细胞核的重新编程， ES细胞中存在着一些因 子，这些因子对于多能 性的建立可能至关重要。
Ips细胞的研究概况（两个相关实验）
Ips细胞首先由科学家 Takahashi和Yamanaka在 2006年建立的。实验原理如 下：利用逆转录病毒载体在 小鼠成纤维细胞中导入了4个 与多功能性有关的基因： Oct4,Sox2,c-myc和Klf4。利 用多能性标志分子Fbx15的 表达对转染后的细胞进行了 筛选，最终的到了ips细胞， 这种细胞的功能和性能几乎 和胚胎干细胞一样。
詹姆斯·汤姆森小 组的论文发表在 11月20日的《科 学》杂志上
俞君英是11月 20日《科学》 杂志论文的第 一作者
2006年8月，日本科学家山中伸弥小组首先在小鼠身上取得成功
诱导产生的多功能性干细胞
2006年，Takahashi 和 Yamnaka 将几个转录 因子导入已分化的小鼠皮肤成纤维细胞，进而 获得了类似于胚胎干细胞的多能性干细胞，称 之为“诱导产生的多功能性干细胞” （induced pluripotent stem cells,iPS细胞）。 这一研究明确地证实了分化的细胞可以通过少 数几个因子的外源导入而被重编程到具有多能 性的状态，因而受到了整个生命科学领域的广 泛关注。
2.SOX2基因
SOX2基因是编码转录因子 的主控基因（master genes）家族的一个成员。 转录因子是些与DNA结合 并调节其他基因表达的蛋 白质
3.癌症基因c-MYC
癌症基因c-MYC，是 一种最容易过渡表现于 人类的致癌基因，它对 某些成体干细胞的自我 更新起一定的作用，并 可以抑制ES细胞的分 化。
在研究诱导多功能性干细胞产生的原理机 制之前，先了解一下体细胞重编程逆转为 干细胞的研究进展
体细胞重编程的过程 体细胞重编程的原理 体细胞不经过胚胎逆转为多能干细胞的方法
成体细胞核的重编程
1.核重编程：核移植后供体核停止本身的基因 表达程序，恢复为胚胎发育所必需的胚胎化基 因表达程序状态。此过程包括：染色体结构重 建、DNA甲基化、组蛋白乙酰化、印记基因表 达、端粒长度恢复、X染色体失活等。
我们已经了解了体细胞重编程的原理和诱导多 功能干细胞的产生机制，下面让我们再深入了 解一下Ips细胞的研究概况和Ips细胞系建立的 一些重要环节。
Ips细胞的研究概况（研究方法）
这是一种具有很强创新性 的研究方法：通过外源 导入与多功能相关并且 能使重组细胞恢复全能 性的转录基因来诱导体 细胞核发生重新编程， 从而使体细胞转变成多 能性干细胞。
下面简单介绍一下这些研究中所用到的多能性 相关因子Oct4,Sox2,c-myc和Klf4在多能性调 控中的作用。
1.Oct3/4
Oct-4（也称Oct-3）属于POU转录因子家族的一员 [1~3] 。
是哺乳动物胚胎发育的一个关键的调控因子。是全 能性的标志，它能够促使ICM形成、维持胚胎干细 胞未分化前状态并促进其增殖。
诱导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生多能性
干细胞的研究
里程碑式的科学突破
细胞重编程的 研究概况
核移植
核移植试验最初是在两 栖动物中实现的，通过 将体细胞核注入到去核 卵母细胞中。迄今，人 们已经获得了多种核移 植动物，也建立了来源 于核移植胚胎的胚胎干 细胞系。
体细胞核移植试验也具有很大的局限性
克隆的效率极低 产生的许多后代在各个阶段都体现出严重的发
但是，体细胞与多能性细胞的融合率较 低，融合之后的细胞具有两套染色体， 并且在移植后会发生排斥现象，这就制 约了细胞融合的临床应用。
有没有相对简单，又 可摆脱材料来源和伦 理学诸多限制，重编 程的效率和程度都十 分可观的新方法呢？
里程碑式的科学突破
2006年11月20日，日本京都大学的山中伸弥 （Shinya Yamanaka)和美国威斯康星大学的 詹姆斯·汤姆森（James Thomson）分别在 《细胞》和《科学》杂志上发表重量级论文， 宣布他们用基因改造的手段，将人类体细胞改 造成了类胚胎干细胞，在功能上几乎可以和胚 胎干细胞相媲美。
4.Klf4
Krueppel-like factor 4，KLF4上皮锌指转 录因子Klf4 (旧称 GKLF)调节体外细胞 的增生与分化
iPS细胞诱导机制
已 导入病 分 毒基因 化 的 Oct3/4、 细 Sox2、 胞 c-Myc和
Klf4
病毒逆转录
胚胎干细胞培 养条件和筛选
Ips细胞
诱导多功能细胞
育异常 由于需要卵母细胞，核移植实验在人类中的应
用受到强烈的伦理学质疑
这些不足，都制约了核移植技术的进一步发展 和应用。
将成熟的体细胞与多潜能的细胞
（ES细胞、胚胎癌细胞等）融合，或者 用胚胎干细胞提取物来处理体细胞，也 可以在一定程度上使体细胞发生重编程。
利用这两种方法，可以实现某些多功能 性标志分子的重新表达和多种分化潜能 的获得。
另一个实验的对象是人 类皮肤成纤维细胞的重 编程，而实验的过程和 上一个实验基本相同；。 只是对所筛选的转录基 因做了一下修饰：去掉 了肿瘤相关因子c-Myc， 使ips细胞的生产更加安 全