人工合成Oct4更加有(yǒu)效地维持干细胞和重编程體(tǐ)细胞

科(kē)學(xué)家通过放大一种必需的蛋白质Oct4产生的效应而发现一种更加有(yǒu)效地产生和维持干细胞的方法。

来自丹麦、苏格兰和美國(guó)的研究人员创建出一种蛋白Oct4的人工合成版本，当用(yòng)它们操纵诸如皮肤细胞之类的成體(tǐ)细胞(adult cell)时，这些细胞随后能(néng)够逆转為(wèi)一种更早的类似胚胎的状态。这些发生逆转的细胞有(yǒu)潜力变成體(tǐ)内任何细胞。这些研究结果发表在Cell Reports期刊上。

就像将成體(tǐ)细胞能(néng)够逆转到这种状态---已知為(wèi)诱导性多(duō)功能(néng)干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)---一样，这种蛋白在维持纯的胚胎干细胞中也发挥着关键性作用(yòng)。如果这种蛋白Oct4不存在时，胚胎干细胞将开始分(fēn)化為(wèi)特定细胞。

為(wèi)了重编程成體(tǐ)细胞為(wèi)有(yǒu)干细胞性质的细胞，科(kē)學(xué)家需要将病毒加入到细胞培养物(wù)中触发大量Oct4产生。

Oct4也在调节干细胞基因中发挥着主要作用(yòng)。然而，尽管需要大量Oct4，但是它过量产生能(néng)够破坏干细胞性质。

科(kē)學(xué)家能(néng)够通过产生一种人工合成的Oct4蛋白版本来放大这种蛋白以自然形式存在时所发挥的效应，从而解决了这种问题。

人工合成的Oct4蛋白版本在开启指导细胞如何成為(wèi)干细胞的基因中更加有(yǒu)效率，因而细胞不需要太多(duō)的Oct4来进行重编程成體(tǐ)细胞或者维持干细胞状态，因而消除Oct4太多(duō)导致的问题。

事实上，人工合成Oct4在干细胞通常不能(néng)生長(cháng)的条件下能(néng)够支持它们生長(cháng)。这些发现也能(néng)够有(yǒu)助于科(kē)學(xué)家在实验室中发现产生干细胞的新(xīn)方法。

这项研究显示Oct4主要负责开启指导细胞如何成為(wèi)干细胞的基因，而不是开闭促进干细胞分(fēn)化的基因。

该论文(wén)通讯作者Joshua Brickman教授说，"我们的发现是找到更加有(yǒu)效地产生和维持干细胞的方法的一个重要的步骤。"

他(tā)说，"胚胎干细胞的特征在于它们能(néng)够让自己永久生存，同时能(néng)够分(fēn)化為(wèi)體(tǐ)内所有(yǒu)细胞类型。但是為(wèi)了能(néng)够在医學(xué)上使用(yòng)它们，我们需要能(néng)够将它们维持在纯状态，直到它们需要发生分(fēn)化。当我们想要将干细胞变成一种特定细胞时，如产生胰岛素的β细胞或者大脑中的神经细胞，我们需要这种过程准确地和有(yǒu)效地发生。如果我们不能(néng)理(lǐ)解如何维持干细胞，那么这是不可(kě)能(néng)实现的。除了更加有(yǒu)效地维持胚胎干细胞在纯状态，人工合成Oct4也更加有(yǒu)效地重编程成體(tǐ)细胞為(wèi)所谓的诱导性多(duō)功能(néng)干细胞，其中诱导性多(duō)功能(néng)干细胞拥有(yǒu)很(hěn)多(duō)与胚胎干细胞相同的特征，但是能(néng)够从病人中获得从而有(yǒu)助于研究退化性疾病以及最终治疗它们。"

Oct4是一种转录因子，即一种结合到特异性DNA序列的蛋白，因而能(néng)够控制遗传信息从DNA流向mRNA。这种人工合成Oct4是通过使用(yòng)重组DNA技术构建的，利用(yòng)该技术修饰一种基因产生新(xīn)的和更加有(yǒu)活性的蛋白。这种修饰的基因要么导入到干细胞中，要么用(yòng)来重编程成體(tǐ)皮肤细胞。

如果科(kē)學(xué)家能(néng)够利用(yòng)这种人工合成Oct4重编程成體(tǐ)细胞為(wèi)干细胞，那么它将改善直接从病人中产生干细胞的能(néng)力。这些干细胞接着能(néng)够潜在性地用(yòng)于个人化研究和开发治疗诸如I型糖尿病和神经退化性疾病之类的疾病的个人化疗法。

这项研究使用(yòng)小(xiǎo)鼠胚胎干细胞、青蛙早期胚胎祖细胞与来自小(xiǎo)鼠和人的诱导性多(duō)功能(néng)干细胞作為(wèi)研究对象。它得到德國(guó)诺和诺德基金会(Novo Nordisk Foundation)、英國(guó)医學(xué)研究委员会(Medical Reseach Council)和英國(guó)生物(wù)技术与生物(wù)科(kē)學(xué)研究委员会(Biotechnology and Biological Sciences Research Council)的资金资助。