程涛教授、张孝兵教授课题组完成人诱导多能性干细胞(iPSC)技能新打破,血细胞重编程功率进步100倍

  近来,Stem Cell Reports在线刊登了院所程涛教授和张孝兵教授课题组联合宣布的关于运用游离型载体高效重编程人外周血单个核细胞为人诱导多能性干细胞(iPSC)的研讨成果:Enhanced Generation of Integration-free iPSCs from Human Adult Peripheral Blood Mononuclear Cells with an Optimal Combination of Episomal Vectors。一起榜首作者卫生技师温伟、助理研讨员张健萍博士和副主任卫生技师许静经过很多研讨发现,经过载体优化,能够把血细胞重编程功率进步100倍。这项研讨成果是该范畴在技能创新方面的重要开展,现已引起国内外同行的广泛重视。课题组还收到了JoVE试验视频期刊的特别约稿,正在准备将文章用到的试验办法录制为视频内容并择期出书。

  把体细胞诱导为多能性干细胞(iPSC)的技能是曩昔十年生命科学范畴的一项严重打破,取得了2012年诺贝尔生理学或医学奖。想要诱导体细胞转化或转分解为其他类型的细胞,有必要重塑细胞的表观遗传图谱,相当于将操控细胞运转的程序从头编码,所以这一进程也被称为细胞重编程。近年来,科学家们致力于研讨怎样把该技能逐渐面向临床,其间一个研讨热门是探究简洁高效有用的重编程办法。不同于慢病毒等载体,游离型载体类似于质粒,价格廉价,不会整合到基因组上,因此是制造可用于临床的诱导多能性干细胞(iPSC)的优选办法。血细胞是人体最简略很多取得的细胞,每毫升外周血就含有几百万个单个核细胞,收集血细胞比收集皮肤成纤维细胞等其他类型细胞愈加简略,而且简略被广泛承受。可是,游离型载体的诱导功率一般较低,一般从一毫升成人外周血中只能得到几十个iPSC克隆,怎么进步游离型载体的诱导功率成为了亟待科学家们处理的问题。

  张孝兵教授课题组之前的研讨发现,在血细胞中运用游离型载体表达Yamanaka重编程因子的一起,经过参加一个额定因子BCL-XL,能够明显进步血细胞重编程功率。在此根底上,程涛教授和张孝兵教授课题组的研讨人员充分运用试验血液学国家重点试验室的技能渠道,进一步对游离型载体进行了优化和改善,将重编程功率进步了约100倍。研讨中他们还提醒了血细胞高效重编程的两个关键因素,一是运用2A技能完成在一个载体上均衡表达多能性因子OCT4和SOX2,二是重编程进程中不断进步外源MYC和KLF4的表达份额。运用优化改善的办法得到的诱导多能性干细胞具有杰出的干细胞特性和多向分解才能,重编程的成功率也更高,而且比运用仙台病毒介导廉价至少一个数量级,为血液细胞重编程在临床转化医学中的广泛运用奠定了根底。

  血细胞重编程高效新技能的运用,不只能够推动疾病发病机理的体外研讨,经过结合正在快速开展的CRISPR等基因修改技能,更有望助力研制针对严重遗传性疾病的可治好性医治技能。例如地中海贫血或血友病的致病基因将有可能在重编程今后或重编程进程中完成彻底修正,而人诱导多能性干细胞(iPSC)经诱导分解为造血干细胞今后,能够移植给患者进行临床医治。血细胞重编程高效新技能的呈现,将会大大推动人诱导多能性干细胞技能走向临床的速度。

  Abstract

  We previously reported the generation of integration-free induced pluripotent stem cells from adult peripheral blood (PB) with an improved episomal vector (EV) system, which uses the spleen focus-forming virus U3 promoter and an extra factor BCL-XL (B). Here we show an ∼100-fold increase in efficiency by optimizing the vector combination. The two most critical factors are: (1) equimolar expression of OCT4 (O) and SOX2 (S), by using a 2A linker; (2) a higher and gradual increase in the MYC (M) to KLF4 (K) ratio during the course of reprogramming, by using two individual vectors to express M and K instead of one. The combination of EV plasmids (OS + M + K + B) is comparable with Sendai virus in reprogramming efficiency but at a fraction of the cost. The generated iPSCs are indistinguishable from those from our previous approach in pluripotency and phenotype. This improvement lays the foundation for broad applications of episomal vectors in PB reprogramming.

  文章链接http://www.cell.com/stem-cell-reports/abstract/S2213-6711(16)30030-3

   
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