在一項(xiàng)發表(biǎo)在Nature Biotechnology的(dí)高級在綫(xiàn)論文(wén)中的研(yán)究中(zhōng)，TSRI科(kē)學家(jiā)篩選(xuǎn)了一個(gè)包含(hán)1億個抗體(tǐ)的(dí)文庫，發現(xiàn)了幾個(gè)可以(yǐ)幫(bāng)助(zhù)將(jiāng)成熟的皮(pí)膚(fū)樣細胞重(zhòng)新編程為幹細胞(bāo)(稱(chēng)為誘導(dǎo)多能幹細(xì)胞(bāo)(IPSCs))。

    從更成(chéng)熟類型的(dí)細(xì)胞製備IPSCs通常涉及將四(sì)種轉錄因子基因插入到(dào)那(nà)些(xiē)細(xì)胞的(dí)DNA中(zhōng)。科學(xué)家(jiā)鑒定(dìng)的抗體(tǐ)可應(yīng)用(yòng)於(yú)成熟(shú)細(xì)胞(bāo) - 它(tā)們與(yǔ)細(xì)胞(bāo)表麵的蛋(dàn)白質(zhì)結合(hé) - 作(zuò)為三種(zhǒng)標(biāo)準轉(zhuǎn)錄(lù)因(yīn)子(zǐ)基因插入的替代(dài)物。

   研(yán)究(jiū)高級(jí)作(zuò)者(zhě)，TSRI部門(mén)副(fù)教授(shòu)Kristin Baldwin說：“這(zhè)一(yī)結果(guǒ)表明，最(zuì)終(zhōng)我們(mén)可(kě)以製(zhì)造(zào)出IPSCs，而(ér)不會在細(xì)胞(bāo)核中(zhōng)放(fàng)置(zhì)任何(hé)東西(xī)，這可(kě)能(néng)意味著這些(xiē)幹細胞(bāo)具(jù)有更(gēng)少的突變和整體更(gēng)好的(dí)特(tè)性。”神經科學

  IPSCs可以(yǐ)由患(huàn)者(zhě)自(zì)己的細(xì)胞(bāo)製成(chéng)，並且在個(gè)性(xìng)化細胞療法(fǎ)和器官再生(shēng)中具(jù)有多(duō)種(zhǒng)潛(qián)在用途。然(rán)而，IPSCs設想的臨床(chuáng)用(yòng)途尚(shàng)未實現，部(bù)分原因在於製造它們所涉及的風(fēng)險。

  標準IPSC誘導(dǎo)程(chéng)序(xù)，十年(nián)前(qián)開發並稱為(wéi)OSKM，涉及將四種轉(zhuǎn)錄(lù)因子(zǐ)蛋白的(dí)基(jī)因插(chā)入成(chéng)體(tǐ)細胞：Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc。隨著(zhuó)這些基(jī)因(yīn)的(dí)添加和活(huó)性(xìng)，它們編碼的轉錄因子蛋(dàn)白(bái)被產生，並進而重新編程細(xì)胞成(chéng)為IPSCs。

  該(gāi)方法的(dí)一個問(wèn)題是(shì)病毒插入事件或(huò)核重(zhòng)編(biān)程(chéng)因子的過(guò)量產(chǎn)生可能以使細(xì)胞(bāo)癌變的方式損(sǔn)傷細(xì)胞DNA。另一個(gè)原(yuán)因(yīn)是(shì)這種(zhǒng)核重(zhòng)編程(chéng)通常(cháng)會產(chǎn)生一係(xì)列(liè)具(jù)有可(kě)變特性(xìng)的IPSCs。“即(jí)使(shǐ)我們(mén)在實驗(yàn)室(shì)中(zhōng)使用IPSCs來(lái)研究疾病，這種可變(biàn)性也是一個問題，”Baldwin說(shuō)。

  相反，在(zài)普通動物發(fā)育(yù)過程中(zhōng)，細胞(bāo)特(tè)性(xìng)被(bèi)來(lái)自細胞(bāo)外(wài)部(bù)的(dí)分(fēn)子(zǐ)信(xìn)號(hào)改(gǎi)變並誘(yòu)導(dǎo)基(jī)因活性的改變(biàn)，而沒有任(rèn)何(hé)有(yǒu)風(fēng)險的DNA插(chā)入(rù)。為了找到這樣的(dí)自然(rán)途徑 - 普通(tōng)細胞可以轉(zhuǎn)化為(wéi)IPSCs-Baldwin和(hé)她(tā)的(dí)實(shí)驗室(shì)與Richard Lerner的TSRI實(shí)驗(yàn)室，Lita Annenberg Hazen免(miǎn)疫(yì)化學教(jiào)授(shòu)合(hé)作。Lerner幫(bāng)助開(kāi)發和(hé)篩選大型人類抗體庫，以(yǐ)尋(xún)找新(xīn)的抗體(tǐ)藥物(wù)和(hé)科(kē)學(xué)探針(zhēn)。

  在(zài)這(zhè)種(zhǒng)情(qíng)況(kuàng)下，該(gāi)團(tuán)隊，包括研(yán)究生Joel W. Blanchard和(hé)博(bó)士後研究員Jia Xie，他(tā)們是(shì)主(zhǔ)要(yào)作者(zhě)，建立了(liǎo)一個包含大(dà)約1億(yì)種不(bù)同(tóng)抗體(tǐ)的文庫(kù)，並用(yòng)它(tā)來尋(xún)找任(rèn)何(hé)可(kě)以替(tì)代(dài)OSKM轉(zhuǎn)錄因(yīn)子的抗體(tǐ)。

  在(zài)最初的一(yī)組(zǔ)實(shí)驗中，研(yán)究人(rén)員試圖找出可以替代Sox2和(hé)c-Myc的(dí)抗體(tǐ)。他們建立(lì)了(liǎo)大量的小鼠(shǔ)成纖維細胞 - 通(tōng)常用於在實驗中製(zhì)造IPSCs - 並(bìng)插入其他兩(liǎng)種轉錄(lù)因(yīn)子Oct4和Klf4的基因(yīn)。接下來(lái)，他(tā)們(mén)將巨大的(dí)抗體基(jī)因庫(kù)添加到(dào)細胞群中，使得每個(gè)細(xì)胞(bāo)最終含有一種或多種(zhǒng)抗體的基(jī)因。

  然後(hòu)，科學(xué)家們可以(yǐ)觀(guān)察到(dào)哪些細胞(bāo)開(kāi)始(shǐ)形成幹細胞(bāo)集(jí)落 - 表(biǎo)明這些(xiē)細胞產(chǎn)生的(dí)一種抗(kàng)體已(yǐ)經成(chéng)功地(dì)取(qǔ)代了(liǎo)Sox2和(hé)c-Myc的功(gōng)能並(bìng)觸發了(liǎo)細(xì)胞(bāo)身(shēn)份的轉換(huàn)。對(duì)這些細胞的(dí)DNA進(jìn)行(háng)測(cè)序使研究人員能夠(gòu)確定負(fù)責(zé)的(dí)抗體(tǐ)。

  通過這種(zhǒng)方(fāng)式(shì)，TSRI團隊(duì)發現(xiàn)了兩種可以替代(dài)Sox2和(hé)c-Myc的抗體，並且在(zài)一(yī)組類似(sì)的(dí)測試(shì)中，他們發現(xiàn)了兩(liǎng)種(zhǒng)可以(yǐ)替代第三種轉(zhuǎn)錄(lù)因子(zǐ)Oct4的(dí)抗體。科學(xué)家(jiā)表明，他(tā)們(mén)可以(yǐ)簡(jiǎn)單(dān)地(dì)將(jiāng)抗(kàng)體提供給培(péi)養的(dí)成纖維(wéi)細(xì)胞(bāo)，而(ér)不(bù)是插入這些轉錄因(yīn)子基(jī)因。

   在(zài)這(zhè)項(xiàng)初步(bù)研究中，科學家(jiā)們無法(fǎ)找到(dào)替(tì)代(dài)第(dì)四種OSKM轉錄因(yīn)子(zǐ)Klf4功(gōng)能(néng)的(dí)抗體。然而(ér)，Baldwin預(yù)計，通過更(gēng)廣(guǎng)泛(fàn)的(dí)篩(shāi)查，她和(hé)她的(dí)同事最終(zhōng)也(yě)會找到(dào)Klf4的抗體替代(dài)品。“我認為那(nà)個會(huì)花(huā)費我們(mén)幾年(nián)時間來(lái)弄明白，”她(tā)說(shuō)。

 原(yuán)則上，抗(kàng)體篩(shāi)選(xuǎn)方法不僅(jǐn)可以(yǐ)讓科(kē)學家找(zhǎo)到可以(yǐ)替(tì)代OSKM轉錄(lù)因子的抗體，而且(qiě)還可(kě)以研究這些(xiē)抗(kàng)體起作(zuò)用的(dí)天(tiān)然(rán)信(xìn)號(hào)通路。

 在(zài)這(zhè)個(gè)原理(lǐ)的證明(míng)中，科學家發(fā)現(xiàn)其(qí)中一個(gè)替代(dài)Sox2的抗體與(yǔ)細(xì)胞膜上的蛋(dàn)白(bái)質Basp1結合。這種(zhǒng)結(jié)合(hé)事(shì)件阻(zǔ)斷了(liǎo)Basp1的正常(cháng)活動(dòng)，從而消除了WT1的(dí)限(xiàn)製(zhì)，WT1是(shì)一種在細胞(bāo)核(hé)中起(qǐ)作用(yòng)的轉錄因子蛋(dàn)白。然(rán)後釋放(fàng)WT1，然(rán)後(hòu)改變多個(gè)基因(yīn)的活(huó)性，最終(zhōng)包括(kuò)Sox2，以使(shǐ)用與使用(yòng)原(yuán)始重編程因子時不(bù)同(tóng)的事件順(shùn)序來(lái)促(cù)進幹細胞狀(zhuàng)態。

  WT1(Wilms腫瘤1)在一(yī)些癌症中過(guò)量(liáng)產生(shēng)並且(qiě)被(bèi)認為是(shì)致癌基(jī)因。這一事(shì)實(shí)凸顯(xiǎn)了(liǎo)此類研究(jiū)的(dí)附(fù)加(jiā)價值：幫助(zhù)科學家了解(jiě)癌細胞發(fā)育(yù)與(yǔ)幹細胞(bāo)狀(zhuàng)態之間(jiān)的關係。

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