【清华药学院院长丁胜】“化学鸡尾酒”重编程自体细胞,有望治疗心脏、神经类疾病

发布者: 新药安全评价研究中心 发布时间: 2016-05-08 浏览次数: 57

 来源:生物探索

 

 

利用小分子诱导细胞重编程,使其具备多能干细胞性能,并分化成具备功能的心肌细胞、神经干细胞,这是著名干细胞学者丁胜团队近期所取得的杰出成就。相关学术成果也先后在最新一期《Science》、《Cell Stem Cell》期刊发表。

 

化学诱导细胞重编程方法避开基因操作,而是利用小分子与细胞内源因子互作的原理,使得自体细胞重新获得多能干细胞的性能。相比于插入外源基因,小分子的优势在于操作简单、处理时间易掌握、降低试验成本,且可以人为调整浓度和组合。

 

Science :“化学鸡尾酒”重编程皮肤细胞,修复受损心脏

 

通讯作者之一、Gladstone研究所心血管和干细胞研究主任Deepak Srivastava带领团队筛选出一组由9种化学物质(9C)组成的化合物处理人成纤维细胞,以鸡尾酒的原理将其重编程并生成心肌样细胞。97%以上化学诱导的心肌样细胞(ciCMs)可以正常跳动,并在转录组、表观遗传、生理水平上都与正常心肌细胞无异。

 

人成纤维细胞经过9种小分子处理后,细胞核染色质结构会变得松散,启动心脏发育的关键基因,使得相关增强子/启动子与主要心肌细胞分化基因相结合。当重编程后的细胞转移至梗塞的老鼠心脏模型中,它们会很好的分化成心肌样细胞。

 

研究人员表示,心力衰竭最直接而有效的治疗方法是促使成体细胞形成心肌细胞,以修复受损心脏组织恢复其功能。而利用化学物质诱导自体细胞重编程,生成功能完整的心肌细胞,可以为患者提供更好的治疗。

 

Cell子刊:同样的方法有望治疗神经类疾病

 

同样以小鼠成纤维细胞为材料,以化学物质为处理试剂,丁胜团队以类似的方法筛选出一套小分子组合(9C),其中一些成分与上述研究化学组合重合。该小分子组合诱导成体细胞重编程成小鼠,并于体内、体外成功分化成神经干细胞类似细胞(ciNSLCs)。对重编程的细胞进行基因表达分析,结果发现特定的神经干细胞生成信号通路被激活。

 

当把这些神经干细胞类似细胞移植入小鼠体内后,会分化成三种基本类型的脑细胞:神经元、寡突胶细胞、星状胶质细胞。这些分化细胞有望应用于治疗神经性衰退疾病和脑损伤。

 

这一化学诱导细胞重编程的方法有望成为再生医学、医药研发的又一有力武器。未来,小分子重编程获得的神经干细胞样细胞将可能应用于治疗包括阿尔兹海默症、帕金森在内的神经类疾病。

 

 

丁胜教授及其近期研究成果简介

 

作为国际知名的干细胞化学生物学家,丁胜教授带领课题组成功开创了用4个蛋白诱导ips的技术先河。蛋白诱导ips技术是目前唯一完全绕开基因操作、避免改变基因组的ips诱导方法,曾于2009年入选The Scientist评选的“年度最佳创新技术”之列。与此同时,丁胜也被The Scientist评选为“生命科学年度人物”。

 

2015年12月25日,清华大学药学院正式成立,丁胜任药学院首任院长。2016年2月15日,丁胜负责的“小分子化合物所诱导的体细胞重编程及其分子机制”干细胞及转换研究重点专项通过了科技部主持的预评审。2016年丁胜团队相关研究成果如下:

 

3月3日,Gladstone研究所团队在《Cell Stem Cell》期刊发表一项显著改善心脏受损医疗策略的研究。他们成功获得诱导性可扩增心血管祖细胞(ieCPCs)。它是一种介于胚胎干细胞和成体心脏细胞之间的一种新型细胞,可以有组织地发育为心脏细胞,且仍然保留了增殖能力。当注入到心脏病发作后的小鼠体内时,这些细胞显著地改善了心脏功能。

 

1月16日,《Nature Communications》期刊发表一篇文章揭示了,ladstone研究所和加州大学旧金山分校(UCSF)的科学家们成功将人皮肤细胞转化成具备完整功能的胰腺细胞的最新研究成果,首次证明人皮肤细胞能够诱导成功能性胰腺细胞的可能性。