本文中，小編整理了近期科學(xué)家們在細(xì)胞重編程領(lǐng)域取得的重要研究成果，分享給大家！

【1】Gene Therapy：科學(xué)家開發(fā)出高效重編程干細(xì)胞的新型系統(tǒng)

doi：10.1038/s41434-019-0058-7

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cell）是許多再生醫(yī)學(xué)研究的主力軍，其能從分化細(xì)胞開始，當(dāng)暴露在一系列復(fù)雜的遺傳混合制劑中時(shí)就會被重編程為多能干細(xì)胞，近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Gene Therapy上的研究報(bào)告中，來自梅奧診所的科學(xué)家們通過研究表示，利用麻疹病毒載體，他們就能實(shí)現(xiàn)將四個(gè)重編程因子的多載體過程轉(zhuǎn)化稱為單一循環(huán)的載體過程。這一過程是安全、穩(wěn)定、快速且能應(yīng)用于臨床實(shí)踐中。

研究者Patricia Devaux表示，如果在臨床中我們能成功利用重編程干細(xì)胞來治療患者的話，那么就能確保這種療法是安全且有效的，也就是說，其不會帶來突變和潛在誘發(fā)腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)；長期以來梅奧診所的研究人員一直利用麻疹病毒載體來安全治療癌癥患者，如今他們將一個(gè)多載體的過程整合成為單一的過程，同時(shí)也被證明是非常有效的。關(guān)于儒安,上海儒安生物科技有限公司

【2】Cell：新研究有望增加干細(xì)胞重編程效率

doi：10.1016/j.cell.2019.01.006

單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）可揭示單個(gè)細(xì)胞在一個(gè)給定時(shí)刻表達(dá)哪些基因，并且能夠提供關(guān)于細(xì)胞隨時(shí)間的推移如何發(fā)生變化的大量數(shù)據(jù)。然而，scRNA-seq會破壞細(xì)胞，因此科學(xué)家們無法精確追蹤細(xì)胞從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)時(shí)所采用的發(fā)育路徑。因此，人們并未太多地了解細(xì)胞在正常胚胎發(fā)育過程中或者當(dāng)從一種成熟狀態(tài)重編程為一種干細(xì)胞狀態(tài)時(shí)如何發(fā)生轉(zhuǎn)化。

在一項(xiàng)新的研究中，為了解決這個(gè)問題，來自美國布羅德研究所的研究人員利用一種強(qiáng)大的稱為“最佳運(yùn)輸（optimal transport）”的數(shù)學(xué)方法構(gòu)建出一種稱為Waddington-OT的框架。他們隨后在對干細(xì)胞重編程開展的大規(guī)模scRNA-seq時(shí)間進(jìn)程研究中使用這種方法來預(yù)測細(xì)胞群體如何從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)。它為生物界提供了新的分析能力和巨大的發(fā)育路徑數(shù)據(jù)。脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑,無血清細(xì)胞凍存液,CCK8試劑盒,ECL發(fā)光液

 

【3】Cell Stem Cell：重大進(jìn)展！將人成熟的血細(xì)胞直接重編程為一類新的神經(jīng)干細(xì)胞

doi：10.1016/j.stem.2018.11.015

在一項(xiàng)新的研究中，來自德國癌癥研究中心（DKFZ）和海德堡干細(xì)胞技術(shù)與實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究所（HI-STEM）的研究人員首次成功地將人血細(xì)胞直接重新編程為一種以前未知的神經(jīng)干細(xì)胞。這些誘導(dǎo)性干細(xì)胞類似于在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的早期胚胎發(fā)育期間形成的干細(xì)胞。它們能夠在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行修飾和無限期地增殖，并且代表著一種用于再生療法開發(fā)的候選對象，相關(guān)研究結(jié)果刊登于Cell Stem Cell雜志上。

研究者表示，這是干細(xì)胞研究的一個(gè)重大突破。這尤其適用于德國的研究，這是因?yàn)樵谀抢?，產(chǎn)生人胚胎干細(xì)胞是不允許的。干細(xì)胞在基礎(chǔ)研究和開發(fā)旨在恢復(fù)患者病變組織的再生療法中具有巨大的潛力。然而，這種重編程也存在著問題：比如，多能性干細(xì)胞能夠形成稱為畸胎瘤的生殖系腫瘤。

【4】Nature：利用單細(xì)胞譜系圖譜追蹤細(xì)胞直接重編程

doi：10.1038/s41586-018-0744-4

直接細(xì)胞譜系重編程涉及細(xì)胞身份轉(zhuǎn)換，比如Fábio F. Rosa等人近期發(fā)現(xiàn)讓小鼠成纖維細(xì)胞表達(dá)三種轉(zhuǎn)錄因子PU.1、IRF8和BATF3就可直接將它們重編程為呈遞抗原的樹突細(xì)胞，此外，讓人類成纖維細(xì)胞表達(dá)這三種轉(zhuǎn)錄因子也可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)（Science Immunology， 07 Dec 2018， doi：10.1126/sciimmunol.aau4292）。單細(xì)胞技術(shù)可用于破解細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的相當(dāng)大的異質(zhì)性。然而，在細(xì)胞處理期間，細(xì)胞譜系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系通常會丟失，這就使得重建這種轉(zhuǎn)換軌跡復(fù)雜化。

在一項(xiàng)新的研究中，來自瑞典、葡萄牙、俄羅斯和英國的研究人員開發(fā)出一種稱為CellTagging的組合細(xì)胞索引技術(shù)，它能夠平行捕獲細(xì)胞克隆歷史和細(xì)胞身份。在這種技術(shù)中，連續(xù)多輪細(xì)胞標(biāo)記使得這些研究人員能夠重建多層細(xì)胞譜系樹。

【5】Sci Immunol：重編程技術(shù)可以將成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榭乖蔬f細(xì)胞

doi：10.1126/sciimmunol.aau4292

瑞典隆德大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)首次成功地將小鼠和人類皮膚細(xì)胞重新編程為稱為樹突狀細(xì)胞的免疫細(xì)胞。該過程快速有效，代表了直接重編程誘導(dǎo)免疫的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。重要的是，該發(fā)現(xiàn)開辟了開發(fā)針對癌癥的新型基于樹突細(xì)胞的免疫療法的可能性。我們所謂的樹突狀細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的哨兵。他們的任務(wù)是掃描我們的組織中的外來顆粒，如細(xì)菌，病毒或癌細(xì)胞，并吞噬它們。他們隨后將顆粒分解成更小的片段，稱為抗原，并將其呈現(xiàn)在免疫系統(tǒng)的殺傷細(xì)胞（T細(xì)胞）表面。通過這種方式，殺手細(xì)胞可以了解他們要搜索和殺死的傳染因子和癌細(xì)胞。

由于這些關(guān)鍵特征，已經(jīng)測試了基于樹突細(xì)胞的策略來治療癌癥患者。然而，癌癥可以以這樣的方式影響樹突細(xì)胞，使它們丟失或變得功能失調(diào)。因此，我們需要找到為每位患者生成樹突狀細(xì)胞的新方法?，F(xiàn)在，隆德的一個(gè)研究小組第一次通過一種稱為直接重編程的過程成功獲得了樹突狀細(xì)胞。他們已經(jīng)確定了三種必需的蛋白質(zhì)（PU.1，IRF8和BATF3），這些蛋白質(zhì)是必需的，足以改變小鼠細(xì)胞的身份，使它們成為樹突狀細(xì)胞。他們還證實(shí)，相同的蛋白質(zhì)混合物將人類皮膚來源的細(xì)胞重新編程為樹突狀細(xì)胞。

【6】新型基因療法或能將大腦膠質(zhì)細(xì)胞重編程為神經(jīng)元 有望治療多種神經(jīng)變性疾病

新聞閱讀：New gene therapy reprograms brain glial cells into neurons

近日在圣地亞哥神經(jīng)科學(xué)學(xué)會年會上，來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家們報(bào)告了他們的最新研究，研究者開發(fā)了一種新型的基因療法，其能將特定的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化稱為功能性的神經(jīng)元細(xì)胞，從而幫助修復(fù)中風(fēng)患者和其它神經(jīng)性障礙患者的大腦功能，比如阿爾茲海默病或帕金森疾病。在進(jìn)行了一系列動物試驗(yàn)后，研究者表示，這種新型基因療法能將膠質(zhì)細(xì)胞重編程為健康且功能性的神經(jīng)元細(xì)胞。

研究者Gong Chen表示，目前我們還需要更多的研究，我們希望這種創(chuàng)新性的技術(shù)能幫助有效治療腦損傷和退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者。目前在臨床上，科學(xué)家們迫切需要開發(fā)出新型療法治療多種神經(jīng)性障礙，比如中風(fēng)、阿爾茲海默病和帕金森疾病等；神經(jīng)元缺失時(shí)一種引發(fā)大腦和脊髓功能缺陷的常見原因，因此簡單地靶向作用由于這些神經(jīng)退行性疾病所影響的細(xì)胞信號通路（并非再生新的神經(jīng)元）似乎并不能有效恢復(fù)患者的大腦功能。

 

【7】Nat Commun：科學(xué)家成功將皮膚細(xì)胞重編程為多潛能干細(xì)胞

doi：10.1038/s41467-018-05067-x

我們的體內(nèi)含有多種類型的細(xì)胞，每一種細(xì)胞都扮演著不同的類型的角色，2012年諾貝爾獲獎?wù)摺毡究茖W(xué)家山中伸彌通過研究將成體皮膚細(xì)胞成功轉(zhuǎn)化成了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（ipsC），這一過程稱之為重編程作用。

截止到目前為止，重編程過程僅可能引入關(guān)鍵的基因促進(jìn)細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)化，這種基因稱之為“山中因子”（Yamanaka factors），其能被被人工轉(zhuǎn)入到正常情況下并不具有活性的皮膚細(xì)胞中；近日，來自芬蘭赫爾辛基大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過激活細(xì)胞自身的基因，成功將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化成了多能干細(xì)胞，相關(guān)研究刊登于國際雜志Nature Communications上，文章中，研究人員利用基因編輯工具CRISPRa直接對細(xì)胞中相關(guān)的基因進(jìn)行了激活，他們利用了一種“鈍化”版本的Cas9剪刀，其并不會對DNA進(jìn)行切割，而是能在不對基因組進(jìn)行突變的基礎(chǔ)上來激活基因的表達(dá)。

【8】Nat Neurosci：只需加入兩種轉(zhuǎn)錄因子 科學(xué)家就能將非神經(jīng)元細(xì)胞成功重編程為神經(jīng)元細(xì)胞

doi：10.1038/s41593-018-0168-3

2012年，來自美茵茨大學(xué)的研究者Benedikt Berninger首次將大腦中的結(jié)締組織細(xì)胞成功重編程為神經(jīng)元細(xì)胞，然而截止到目前，研究人員并不清楚細(xì)胞重編程過程中的細(xì)節(jié)信息，以及相關(guān)的狀態(tài)對于細(xì)胞重編程的成功性到底影響有多大？如今，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature Neuroscience上的研究報(bào)告中，研究者Berninger帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)通過研究發(fā)現(xiàn)，周細(xì)胞(pericytes)需要經(jīng)過神經(jīng)干細(xì)胞樣的狀態(tài)才能夠轉(zhuǎn)化成為神經(jīng)元細(xì)胞，研究人員能對中間狀態(tài)的信號通路進(jìn)行操控，從而就能夠激活或抑制神經(jīng)元的重編程過程，相關(guān)研究結(jié)果或能幫助研究人員直接將非神經(jīng)細(xì)胞重編程為神經(jīng)元細(xì)胞，從而對疾病大腦組織進(jìn)行再生。

周細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)大腦中小血管的直徑，其主要能夠參與維持血腦屏障及傷口愈合的過程，研究人員發(fā)現(xiàn)，靶向性地誘導(dǎo)細(xì)胞核中兩種活性蛋白：Ascl1和Sox2，就能夠促進(jìn)周細(xì)胞開始形成神經(jīng)細(xì)胞并具有其功能，這兩種蛋白質(zhì)就是所謂的轉(zhuǎn)錄因子，其能夠決定特殊細(xì)胞中哪些DNA序列被開啟或關(guān)閉，從而就能夠決定細(xì)胞的形成和功能，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)Ascl1和Sox2被引入到周細(xì)胞中，其就會開啟向神經(jīng)元細(xì)胞的轉(zhuǎn)變過程。

 

【9】Nature：重磅！構(gòu)建出將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元的重編程配方

doi：10.1038/s41586-018-0103-5

大腦是非常復(fù)雜的，有數(shù)千種不同類型的細(xì)胞，而且每種細(xì)胞參與不同的疾病。理解和治療許多大腦疾病的問題在于我們不能可重復(fù)性地產(chǎn)生正確類型的腦細(xì)胞。

在一項(xiàng)新的研究中，美國斯克里普斯研究所的Kristin Baldwin教授及其團(tuán)隊(duì)想要知道簡化和擴(kuò)展讓利用皮膚細(xì)胞直接制造出神經(jīng)元的編碼工具盒（coding toolbox）是否是可能的。Baldwin實(shí)驗(yàn)室成員Rachel Tsunemoto博士在之前的一項(xiàng)研究中已提示著一次僅利用兩種轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生特定類型的神經(jīng)元是可能的。因此，她和其他的實(shí)驗(yàn)室成員設(shè)計(jì)和測試了大量的雙轉(zhuǎn)錄因子編碼以便觀察它們是否能夠?qū)⑵つw細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有神經(jīng)元基本核心特征（比如它們的形狀和電興奮性）的細(xì)胞。

【10】Stem Cell Rep：科學(xué)家利用干擾重編程技術(shù)成功將成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為祖細(xì)胞樣細(xì)胞

doi：10.1016/j.stemcr.2017.10.022

一種名為干擾重編程（interrupted reprogramming）的修飾化ips方法能夠進(jìn)行一種高度可控、更加安全且具有成本效益的策略來通過成體細(xì)胞產(chǎn)生祖細(xì)胞樣的細(xì)胞，日前，一項(xiàng)刊登在國際雜志Stem Cell Reports上的研究報(bào)告中，來自加拿大的研究人員成功將成年小鼠的呼吸道細(xì)胞（Club細(xì)胞）轉(zhuǎn)化成為大量純化的誘導(dǎo)祖細(xì)胞樣細(xì)胞（iPL細(xì)胞），這些細(xì)胞能夠保留其父母輩細(xì)胞譜系的殘留記憶，因此就能產(chǎn)生成熟的Club細(xì)胞，此外，這些細(xì)胞還有望作為細(xì)胞替代療法來治療囊性纖維化的小鼠。

多倫多大學(xué)的研究者Tom Waddell表示，再生醫(yī)學(xué)關(guān)鍵路徑上的一個(gè)主要障礙就是缺少合適的細(xì)胞來恢復(fù)機(jī)體功能或修復(fù)損傷，我們這種方法首先純化我們想要純化的細(xì)胞類型，隨后對其操作給予其祖細(xì)胞的特性，這些細(xì)胞就能快速生長并且產(chǎn)生一些類型的細(xì)胞。盡管帶來了重大的進(jìn)展，但這些操作步驟也存在一定的局限性，比如理想細(xì)胞類型產(chǎn)出和純度較低等，同時(shí)未發(fā)育的細(xì)胞也會存在形成腫瘤的可能性。（生物谷Bioon.com）