由蒙納士大學(xué)研究員副教授Jose Polo領(lǐng)導(dǎo)的一系列研究本周揭示了細(xì)胞重編程的重要但尚未明確的方面。細(xì)胞重編程，其中一種類型的細(xì)胞可以變成人體中幾乎任何其他類型的細(xì)胞，正在徹底改變醫(yī)學(xué)。它使科學(xué)家在理論上能夠創(chuàng)造任何組織來修復(fù)受損器官，如心臟或肝臟，或用于移植。

2006年，獲得諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)T導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)的日本研究人員發(fā)現(xiàn)了一組四種轉(zhuǎn)錄因子能夠?qū)⑷魏渭?xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS細(xì)胞。與胚胎干細(xì)胞一樣，這些iPS細(xì)胞具有產(chǎn)生身體任何細(xì)胞的潛力，但避免使用胚胎或存在被患者身體排斥的風(fēng)險(xiǎn)，這是移植的限制。

然而十多年后，仍然沒有完全理解這些重編程因素是如何起作用的。

“你不需要知道從A到B駕駛汽車的機(jī)械裝置，但是如果出現(xiàn)問題或者你想提高汽車的性能，那么你需要知道汽車是如何工作的，以便修理或改進(jìn)它，“波羅副教授說。

值得注意的是，并證明了他在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的世界領(lǐng)先的研究，兩位Polo副教授的研究在一周之內(nèi)發(fā)表在備受推崇的Cell Press期刊上，在這個(gè)長(zhǎng)達(dá)十年的謎團(tuán)中發(fā)掘出新的證據(jù)，而第三個(gè)相關(guān)研究于上月底在Nature Methods上發(fā)表。

蒙納士生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所(BDI)和澳大利亞再生醫(yī)學(xué)研究所的副教授Polo是iPS細(xì)胞領(lǐng)域的專家。

本周在Cell Reports上發(fā)表的第一項(xiàng)研究是由Polo副教授和Duke-NUS新加坡的Owen Rackham博士領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作的結(jié)果。它基于對(duì)2012年波羅副教授進(jìn)行的iPS細(xì)胞的具有里程碑意義的研究，該研究描述了將成纖維細(xì)胞(皮膚細(xì)胞)重編程為干細(xì)胞過程中發(fā)生的事情的“路線圖”。

“在我們2012年的研究之前，它是關(guān)于如何用于重編程的成纖維細(xì)胞變成iPS細(xì)胞的黑盒子 - 我們追蹤了發(fā)生的事情的路線圖，”Polo副教授說。

在這項(xiàng)新工作中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)細(xì)胞類型的路線圖并不相同。

利用來自動(dòng)物模型的成纖維細(xì)胞，中性粒細(xì)胞(白細(xì)胞)和角質(zhì)形成細(xì)胞(另一種皮膚細(xì)胞類型)，研究人員發(fā)現(xiàn)多能性的途徑取決于原始細(xì)胞類型。

蒙納士BDI的生物學(xué)家Christian Nefzger博士是生物信息學(xué)家Fernando Rossello博士的第一作者，他說這些研究結(jié)果對(duì)研究具有重要意義。

“研究不同細(xì)胞類型如何轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞，我們需要通過不同的鏡片來全面了解和控制這一過程，”Nefzger博士說。

由Polo副教授和西澳大利亞大學(xué)的Ryan Lister教授領(lǐng)導(dǎo)的另一項(xiàng)研究今天發(fā)表在細(xì)胞干細(xì)胞上，揭示了重編程轉(zhuǎn)錄因子如何將特定基因“打開”或“關(guān)閉”，或“打開”或“關(guān)閉” “他們。

該細(xì)胞干細(xì)胞研究提供了這些因素是如何做好自己的工作進(jìn)行說明。

基因是染色質(zhì)的一部分，染色質(zhì)是DNA和蛋白質(zhì)的復(fù)合物，在細(xì)胞核內(nèi)形成染色體。科學(xué)家們能夠解釋一個(gè)過程背后的機(jī)制，其中重編程因子進(jìn)入打開和關(guān)閉的染色質(zhì)區(qū)域。

“這已經(jīng)揭開了染色質(zhì)和轉(zhuǎn)錄因子的區(qū)域，這些因素以前我們不知道在多能性中是重要的，”Polo副教授說。

“現(xiàn)在我們知道它們具有重要意義，我們可以更詳細(xì)地研究這些領(lǐng)域，看看它們?cè)诎l(fā)育，再生甚至癌癥中可能扮演什么角色，”他說。

共同第一作者，Monash BDI的Anja Knaupp博士補(bǔ)充說：“通過我們的分子分析，我們現(xiàn)在能夠更好地理解并因此改進(jìn)重編程過程，這對(duì)于我們最終將這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)移到臨床應(yīng)用中是必不可少的，”Knaupp博士說。

Polo副教授表示，這些研究結(jié)果可能為將來在人體內(nèi)而不是在實(shí)驗(yàn)室中再生組織鋪平道路，為生產(chǎn)具有適合研究人員或臨床醫(yī)生需求的屬性的“合成細(xì)胞”，或模仿這些因素的藥物的生產(chǎn)。

“我們?cè)黾拥拿恳粚佣加兄谖覀兿蚯斑~出一步，”他說。

上個(gè)月在“自然方法”雜志上發(fā)表的論文描述并建立了一種創(chuàng)造一種人類iPS細(xì)胞形式的方案 - “幼稚”細(xì)胞 - 最接近于人類胚胎的第一個(gè)細(xì)胞。