*活性氧水平是制造誘導(dǎo)性多能干細胞的關(guān)鍵

在一項的研究中，來自美國休斯敦衛(wèi)理公會研究所（Houston Methodist Research Institute, HMRI）的研究人員鑒定出并描述了一種在將成體細胞（體內(nèi)除精細胞或卵細胞之外的細胞）轉(zhuǎn)化為干細胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用的生物因子。相關(guān)研究結(jié)果于2016年4月21日在線發(fā)表在Cell Reports期刊上，論文標題為“Optimal ROS Signaling Is Critical for Nuclear Reprogramming”。論文通信作者為HMRI心血管科學(xué)系主任John P. Cooke博士。
 
Cooke說，考慮一下動畫片《變形金剛》：卡車和汽車可變成機器人；他們操縱成體細胞中的基因，表達特異性的蛋白，從而將它們重編程為誘導(dǎo)性多能干細胞（induced pluripotent stem cell, iPS細胞）。
 
iPS細胞能夠分化為任何一種類型的成體細胞，這就使得它們成為一種潛在有價值的抵抗眾多疾病的武器。在這項研究中，Cooke和他的同事們發(fā)現(xiàn)活性氧（ROS，也被稱作氧衍生自由基）在細胞核重編程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過利用多種方法誘導(dǎo)成體細胞變成iPS細胞，研究人員發(fā)現(xiàn)在重編程早期階段，這種轉(zhuǎn)化始終與增加產(chǎn)生的ROS水平相伴隨。
 
Cooke說，“當我們利用基因工具敲除控制ROS產(chǎn)生的酶，或者我們利用抗氧化劑清除任何產(chǎn)生的ROS時，我們觀察到iPS細胞集落形成顯著下降。相反地，ROS過度產(chǎn)生也會損害iPS細胞形成，這意味著*的iPS細胞產(chǎn)生發(fā)生在自由基產(chǎn)生的適宜區(qū)域（Goldilock's zone）內(nèi)---太少或太多都會導(dǎo)致重編程停止。”
 
zui終，研究人員發(fā)現(xiàn)當iPS細胞成熟時，產(chǎn)生的ROS水平下降了，而且這些成熟的iPS細胞集落在低ROS水平的細胞環(huán)境中存活得。這項研究是對2012年發(fā)表在Cell期刊上的一篇文章（Cell, 26 October 2012, doi:10.1016/j.cell.2012.09.034）---在這篇文章中，Cooke 證實用來運送重編程基因（Oct4、Sox2, Klf4和c-Myc ）的病毒并不只是載體而已---的擴展研究。
 
Cooke解釋道，“我們了解到，病毒載體在重編程中發(fā)揮作用。它們對先天性免疫信號的激活導(dǎo)致將成體細胞轉(zhuǎn)化為iPS細胞所*的表觀遺傳變化。” 
 
已知先天免疫信號促進參與細胞防御的ROS產(chǎn)生。Cooke說，他的團隊正在開發(fā)方法來操縱ROS的先天性免疫信號，以便zui大化產(chǎn)生iPS細胞和更好地指導(dǎo)它們分化。
 
更好地理解成體細胞經(jīng)重編程變成iPS細胞的機制是進一步開展研究理解和治療疾病的關(guān)鍵。比如，科學(xué)家們能夠獲取阿爾茨海默病患者的皮膚細胞，將它們重編程為iPS細胞，然后將這些iPS細胞分化為神經(jīng)元，這樣就能夠研究個人的腦細胞。因此，iPS細胞在理解不同疾病過程中是有用處的，而且可能也被用來開發(fā)出再生性療法。