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小分子化合物開啟細胞重編程新方向

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-09-21瀏覽次數:1446

中國科學家只使用化學物質成功地將皮膚細胞轉化為神經細胞。這種純化學方法是細胞重編程技術的一個有前途的發展方向,可以避免轉錄因子對細胞重編程引起的技術挑戰和安全問題。這兩項研究的結果發表在8月6日的《Cell Stem Cell》期刊上。

細胞命運可以逆轉

通過強制特定轉錄因子的表達,可以將終末分化的體細胞重編程為多能干細胞,表明細胞的命運是可逆的。不同譜系特異性轉錄因子的組合可以直接將人和小鼠體細胞直接轉導到心肌細胞,肝細胞或神經細胞中,為疾病模型構建和再生醫學提供替代途徑。

然而,強迫細胞變化的挑戰之一是適應的細胞看起來是正常的,但可能存在異常的內部活動。這些通過迫使外源基因表達來強制重編程或轉分化的方法限制了它們的應用。因此,人們一直致力于控制外源基因的表達并盡量減少外源轉錄因子的使用。

小分子化合物促進細胞重編程

中國的兩組科學家發現,一些可透過細胞的小分子化合物可以促進細胞重編程。一組科學家是上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所的研究小組。他們使用健康的人類和阿爾茨海默病患者的細胞作為研究對象。另一組科學家是北京大學。鄧洪奎研究組,他們用鼠標細胞作為研究對象。

邯鄲鋼鐵股份有限公司的研究團隊利用小分子化合物的成功,成功地誘導了人成纖維細胞向神經細胞的轉化。由該化合物誘導的人神經元(hciNs)具有與控制神經元相似的電生理學特性并具有神經元基因表達譜。他們還使用小分子化合物誘導家族性阿爾茨海默病患者的成纖維細胞進入神經元(hciNs),這些轉化的神經細胞顯示出阿爾茨海默病的一些病理特征。

北京大學鄧洪奎研究小組成功地利用純化合物的組合誘導小鼠成纖維細胞向神經元的轉分化。研究團隊已經幾年成功,但細胞轉化的完成總是需要一個轉錄因子。通過多次篩查,他們終于找到了一個關鍵因素,即抑制皮膚細胞轉錄的I-BET151,最后他們找到了轉化為成熟神經元的正確方法。

化學方法為細胞重編程的安全性打開了大門

科學家們說,化學細胞重編程可以規避遺傳和重新編程的技術和安全問題。鄧教授說,與基因重組因子相比,化學方法使用細胞可滲透,易于合成,保護和正常化的小分子,而效果具有可塑性。此外,可以通過控制小分子的濃度和持續時間來微調該過程,從而繞過遺傳操作引起的技術挑戰和安全問題。

上海生命科學研究院的科學家表示,他們使用的化學誘導轉化過程伴隨著皮膚細胞中特定基因的下調和神經元轉錄因子的表達增加。通過調節多種信號傳導途徑,這些小分子化合物調節神經細胞轉錄因子的表達,從而促進神經細胞的轉化。該細胞的直接轉化繞過增殖中間體前體相,從而繞過其他細胞重編程方法。安全問題。

阿爾茨海默病患者的皮膚細胞可以通過純化學方法制成神經元,進一步表明復合誘導策略是產生患者特異性神經細胞的可行方法,并構建神經系統疾病模型,相關機制和藥物篩查提供了一種有用且可行的方法,甚至作為神經疾病的另一種細胞療法。

這兩位研究作者的目的是了解化學誘導重編程背后的生物學因素,并使這種化學細胞重編程方法更有效。他們的研究非常有希望,但仍有許多障礙需要克服,這些障礙仍處于新興的概念階段。作者希望未來的化學方法在誘導成熟神經元領域將更加強大,并且作者還嘗試使用該方法誘導特定神經元亞型和患者特異性功能神經元的產生用于醫學治療。趙教授說,有可能使用類似的方法來產生不同亞型的神經元,但有必要對這些化合物進行微小的修改。還有必要研究化學物質是否也能誘導受損神經系統中的功能性神經元。

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