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用蛋白质制造引诱多能干细胞更加安全高效

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来源: 作者: 2019-05-16 19:49:55

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中国科技讯 利用病毒将基因插入特化的成熟细胞,将其变成多能干细胞(iPS)的研究成果荣获今年的诺贝尔生理学或医学奖。但研究人员指出,用这种方法造出的细胞来治病,也可能引发细胞癌变。据物理学家组织10月26日(北京时间)报导,美国斯坦福大学医学院最近的研究发现,只用基因编码的蛋白质来制造iPS更加安全,效力也能大大提高。他们认为,这1发现照亮了细胞向多能性转变的生物路径,为多能干细胞疗法进入现实铺平了道路。相干论文发表在10月26日的《细胞》杂志上。

用蛋白质诱导细胞变成iPS并不是首创,但其效率大大低于用病毒插入基因的方法。新研究发现,在提高效率方面,病毒的作用比基因本身更关键。斯坦福医学院教授、心血管研究所副主管约翰·库克说:“以往认为,病毒只不过充当了木马的角色,把基因插入细胞。现在我们知道,是病毒让细胞松开它的染色质,才能逆转到多能状态。”

日本科学家山中伸弥发现了成熟细胞也能逆转到多能干细胞状态,新研究发现了另外一个重要方面:这类转变是如何发生的。“我们发现,当细胞暴露中国物联网产业发展年度蓝皮书(2010)
在病原体中,它会调整自己以抵抗外来侵犯,这种天然的免疫能力就包括提高DNA的开放性。正常情况下,DNA是紧紧折叠在一起的,打开DNA才能进入细胞的基因工具箱,拿出所需的生存工具。”库克说,这一过程通过多能诱导蛋白质也能完成,修改DNA将皮肤或其他细胞变成iPS。激活细胞的免疫反应和病毒基因物资引发的炎症反应很相似,他们将这一过程称为“转录炎”。

在实验室中,研究人员把一些细胞放在细胞渗透性蛋白中,螺旋藻的营养成分
另一些放在基因容载病毒中,对比后发现二者基因表达方式完全不同。他们又用细胞渗透性蛋白和一种无关病毒重复实验,发现细胞向多能性转变的效率大大提高。经过进一步研究,他们发现是一种模拟病毒基因物质的小分子,激活了细胞内部一种名为Toll样受体3的路径,由此大大提高了效率。

“这些蛋白质不是集体性的,所以不用担心会对宿主基因组带来病毒诱导性伤害。”库克说,“当细胞遭到病原体威胁时,就会表现出更大的可塑性。理论上,利用这一点可更大程度上控制细胞,诱导直接重新编程。”

直接重编程不需要先回到中间的多能状态,比如将一个皮肤细胞直接变成内皮细胞。斯坦福大学研究员马里厄斯·万尼格就用直接重编程的方法,成功地将人类皮肤细胞变成了功能性神经细胞。(常丽君)

总圈点:

iPS终于在今年众望所归地斩获诺奖。获奖者山中伸弥说,自己的终生目标是将这一技术带到病床边,带到病患前,带到诊所中。而想要从实验室走进临床,iPS至少得跨过三道坎:引诱机理、安全性和诱导效率。在此之前妄谈临床,很容易像几天前另一位日本科学家那样露出马脚。过去几年来,有很上映34小时破两亿被赞有情感深度
多人致力于相关研究,但像本文这样,同时在三方面都有所建树的,却并不多见。特别是在诱导机理方面获得的突破,对于iPS乃至干细胞研究而言,无疑是找到了通向未来的一把至关重要的钥匙。

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