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專訪陳捷凱研究員:提高實驗有效性,無往而不利

格圖在線 格圖在線 admin 2015-07-31 09:39 |

改變命運從來就不是一件容易的事,對細胞來說也是如此。將體細胞重編程為多能干細胞,需要喚醒原本受到壓制的多能性網絡,克服體細胞方面的重重阻礙。正因如此,目前iPS重編程的效率還比較低,大多數細胞仍然不會執行多能性程序。

廣州生物醫藥與健康研究院(GIBH)的裴端卿和陳捷凱研究組日前在Nature Cell Biology雜志上發表文章指出,癌基因c-Jun是體細胞重編程的一個重要障礙,抑制c-Jun不僅可以促進重編程,還能替代Yamanaka因子中最為核心的Oct4。他們在此基礎上結合自己多年的研究成果,組建了一套不包含Yamanaka因子的全新重編程因子組合。
      水火不容
      為了找出iPS重編程所面臨的阻力,裴端卿和陳捷凱研究組對體細胞因子進行了篩選。他們發現,癌基因c-Jun只在體細胞中表達,在干細胞中完全不表達。強制表達c-Jun能完全阻斷體細胞重編程,而抑制c-Jun能有效提升iPS重編程效率。
“這說明c-Jun與多能性是完全不相容的,”陳博士說。“就目前的工作來看,這個基因在重編程后期才會關閉,在此之前它一直在細胞中表達,是重編程推進的一大阻力。”
      神奇的c-Jun
      既然c-Jun是體細胞重編程的重要障礙,是不是只要去掉它就萬事大吉呢?陳博士發現這種簡單粗暴的做法并不可行,c-Jun對體細胞非常重要,敲除它會使體細胞喪失分裂能力。他們經過長時間的摸索終于把握住了微妙的平衡,在保持細胞合理分裂的同時提高了重編程的效果。
       “我們發現最好的辦法是構建一個與c-Jun相互作用的蛋白,這個蛋白缺少一個活性結構,能夠使c-Jun的活性合理降低,”陳博士指出。
令人驚喜的是,抑制c-Jun居然可以替代重編程因子中最為核心的Oct4。Oct4對于干細胞的多能性非常關鍵,是最難替代和減去的重編程因子。陳博士指出,c-Jun關閉多能性網絡的能力很強。多能性在體細胞中是受到壓制的,抑制c-Jun可以大大減輕這種壓制,允許重編程因子喚醒多能性。(相關報道:中科院新發Nature子刊:體細胞命運的守護者)
       全新的路徑
       隨后,陳博士等人在抑制c-Jun的基礎上開發了一套全新的重編程因子。他們首先選中的是c-Jun抑制因子Jdp2、維生素C提升體細胞重編程的下游靶因子Jhdm1b和BMP信號通路下游的Id1。“這三個因子是我們實驗室率先在重編程中嘗試的”陳博士介紹到。
他們通過大量篩選和反復測試,又加入了Sall4、Lrh1和Glis1三個因子,最終獲得了穩定的重編程效果。這是一套有自主知識產權的、不包含Yamanaka因子的六因子組合,代表著一條新的重編程路徑。
       正所謂“條條大路通羅馬”,體細胞重編程的路線也不只一條。只鉆研一條路線得到的信息是片面的,陳博士希望找出各種可行的路線,通過比較歸納出它們的共同點,并將其推廣到其他細胞變化過程中。
       “也許我們老了之后,就能享受到干細胞治療和再生醫學帶來的福利”
        過去一些研究表明,癌基因會促進重編程,而腫瘤抑制子會阻礙重編程。不少人因此對iPS重編程和干細胞治療的安全性提出了質疑。在這項研究中,癌基因c-Jun實際上起到了阻礙重編程的作用。“把干細胞與癌癥聯系起來其實是牽強附會的,”陳博士語重心長地說。“它們在快速增殖的某些方面可能有相似的地方,但整體而言并不相同。我們對安全問題應當予以足夠的重視,但無謂的聯系和恐慌是沒有必要的。”
去年九月,日本科學家首次把iPS培育的視網膜上皮細胞移植到患者眼中,對老年性黃斑變性進行治療。據陳博士介紹,這次iPS臨床試驗到目前為止還沒有出現安全問題,而這樣的嘗試將會越來越多。
       “iPS臨床治療可能在十年內就會出現突破。等我們這代人老了以后,也許就能享受到干細胞治療和再生醫學帶來的福利,”陳博士對iPS技術的美好未來充滿著期待。
       未知世界的召喚
重編程是人類偶然揭開自然面紗獲得的驚鴻一瞥。過去人們只是“順其自然”的推動細胞分化,現在我們知道細胞命運也可以被人為扭轉。這方面未知的東西還很多,“我們希望做到知其然也知其所以然,”陳博士說。
       抑制c-Jun可以替代Oct4,這一出人意料的發現令陳博士非常振奮,“我們人類對大自然的認識還很有限,實驗結果與預期不一致,說明我們獲得了全新的知識。”這也許正是生物學研究的魅力所在。
       生物是一門實驗的學科,探索生命的奧秘既是體力活也是腦力活。你需要有一顆好奇心、一個明確的目標和堅持不懈的毅力。陳博士還特別貢獻了自己作科研的秘訣,那就是提高實驗的有效性。在實驗設計合理、實驗操作過關的情況下,做一次實驗就能下一個判斷。能做到這一點實驗進展何愁不快?畢業發文章當然也在不在話下。
       同學們,新技能你們get了么?讓我們向著未知的世界,出發!
陳捷凱簡介:
      陳捷凱,男,研究員,2002-2006 中山大學 生物科學 學士;2006-2011 中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院 生化與分子生物學 博士;2011-2013 中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院 副研究員;2013至今 中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院 研究員
      獲獎及榮譽:中國科學院盧嘉錫青年人才獎,廣東省自然科學基金杰出青年,“973”計劃青年科學家專題首席科學家 

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