非转基因iPS细胞 中国实验动物信息网 2020-11-05 406

　　多能干细胞(Pluripotent stem cell，Ps)是当前干细胞研究的热点和焦点，它可以分化成体内所有的细胞，进而形成身体的所有组织和器官。因此，多能干细胞的研究不仅具有重要的理论意义，而且在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。但是过去认为多能干细胞只能从人胚胎中获得。2007年，美国和日本科学家发现，应用人和鼠的正常皮肤细胞，导入KLF4、OCT4、SOX2和C-MYC四种基因，即可由正常体细胞转化成多能干细胞。这种基因诱导而产生的多能干细胞称为诱导多能干细胞(iPSC)。

　　无疑这种ips细胞在再生医学领域具有重要的应用价值，但是传统的诱导方法是通过逆转录病毒或者慢病毒载体携带OKSM四因子，使iPS细胞具有潜在的致癌性，从而不能够应用到人类细胞治疗领域。

　　为了解决这个问题，在过去的几年里科学家们研发了各种方法，用于诱导产生无外源因子iPS细胞。这些方法包括质粒、piggyBac转座子、蛋白转导、mRNA和micrornA转染等。虽然这些方法能够产生无外源因子的iPS细胞，但是不能够稳定可靠地得到高质量的、具有生殖嵌合能力的细胞。

　　在本研究中，中国农业大学和美国犹他大学等处的研究人员成功地将8个重编程因子和选择性标记基因放到一个非整合质粒中，从而获得了较高质量的非转基因(transgene-free)iPS细胞。这种方法在干细胞研究领域将会有重要的应用。

　　所谓非转基因(transGENE-free)iPS细胞，就是指不需要外源重编程因子，就能获得或者维持多能性的iPS细胞。要获得这种iPS细胞，对质粒的要求比一般经典的四因子重编程方法要高。

　　“这种方法涉及的8个重编程因子分别是OCT4, SOX2, KLF4, MYC, NANOG, LIN28, NR5A2, MIR302/367。正筛选标记基因是neo，负筛选标记基因是tk。选用非整合质粒是为了在重编程完成以后，用负筛选将质粒很方便的去除”，中国农业大学的吴森教授解释道。

　　研究人员优化了重编程因子的组合，挑选了合适的筛选标记，并将这两者整合到一个非整合质粒中。更重要的是，研究人员发现pMaster12质粒能产生非转基因(transgene-free)的iPS细胞，这也就是说这种细胞在2i培养基中生长后，能应用于胚胎操作，并且能够产生健康的后代小鼠。

　　那么此前的研究是否也曾实现过这种高效率生殖传代呢?

　　吴教授表示，“此前没能够真正可靠的实现过，主要原因是之前获得的iPS细胞质量还不够好，无法像胚胎干细胞(ES) 那样很容易的实现生殖传代。”

　　吴教授也介绍了这种方法与其它方法的区别，他表示，这种新方法“不同主要在于我们用了更多的重编程因子，而且把8个重编程因子放到一个载体上。这样做一个优势是重编程效率更高，另一个好处是在重编程完成以后容易将外源质粒(因子)去除。”

　　这项研究对于解决iPS细胞中致癌性的问题具有重要的意义，也将有助于解析诱导多能干细胞形成的分子机理。据了解，中国农业大学的吴森研究小组正在尝试用同样的方法获得猪羊等大动物的无转基因iPS细胞。