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NAT CELL BIOL:我国科学家发现细胞“返老还童”的新细胞生物学机制

来源:新华网 2013-05-27 09:01

诱导多能干细胞及其产生的功能细胞移植被认为是治疗遗传病、器官损伤以及帕金森等退行性疾病的重要手段,但目前该领域的瓶颈是对此缺乏分子机理认识。最近,我国科学家发现了一种新细胞生物学机制,有望推动诱导多能干细胞技术更快地应用到疾病治疗中。

中科院广州生物医药与健康研究院研究员裴端卿、郑辉的团队完成的这一研究成果26日在线发表于国际学术期刊《自然·细胞生物学》。

据介绍,诱导多能干细胞过程可以将人体内的普通细胞“逆转”回到早期胚胎发育状态,从而重新获得分化成为体内绝大多数种类细胞的能力,建立该技术的科学家凭此获得了2012年度诺贝尔生理或医学奖。这一细胞水平的“返老还童”过程蕴藏着众多生命奥秘,但目前人们对其知之甚少。

我国科学家很早就认识到其潜在的意义与相关机制。早在2010年,裴端卿团队就发现,细胞“逆转”过程是由间充质细胞状态转变到上皮细胞状态来驱动的。在进一步的研究中,裴端卿、郑辉团队通过优化转化因子导入的顺序,发现在间充质转变到上皮细胞状态前还存在一个上皮向间充质细胞状态转换过程,并证明这样的多次转换有利于提高重编程效率。

“这一发现与中国传统阴阳太极理念较一致。我们进一步推论,间充质细胞状态与上皮细胞状态之间的多次相互转换机理具有较高的普遍性,在其他系统或研究中也存在。”裴端卿说。

科学家表示,间充质细胞状态和上皮细胞状态之间的顺序性相互转变这一发现,将可以进一步提高体细胞重编程为诱导多能干细胞过程。这一新细胞生物学机制有望推动诱导多能干细胞研究的理论和实践突破,为干细胞治疗帕金森等退行性疾病开辟新途径。(生物谷Bioon.com)

Nature Cell Biology     doi:10.1038/ncb2765

Sequential introduction of reprogramming factors reveals a time-sensitive requirement for individual factors and a sequential EMT–MET mechanism for optimal reprogramming

Xiaopeng Liu Hao Sun Jing Qi Linli Wang Songwei He Jing Liu Chengqian Feng Chunlan Chen Wen Li Yunqian Guo Dajiang Qin Guangjin Pan Jiekai Chen Duanqing Pei Hui Zheng

Present practices for reprogramming somatic cells to induced pluripotent stem cells involve simultaneous introduction of reprogramming factors. Here we report that a sequential introduction protocol (Oct4–Klf4 first, then c-Myc and finally Sox2) outperforms the simultaneous one. Surprisingly, the sequential protocol activates an early epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) as indicated by the upregulation of Slug and N-cadherin followed by a delayed mesenchymal-to-epithelial transition (MET). An early EMT induced by 1.5-day TGF-β treatment enhances reprogramming with the simultaneous protocol, whereas 12-day treatment blocks reprogramming. Consistent results were obtained when the TGF-β antagonist Repsox was applied in the sequential protocol. These results reveal a time-sensitive role of individual factors for optimal reprogramming and a sequential EMT–MET mechanism at the start of reprogramming. Our studies provide a rationale for further optimizing reprogramming, and introduce the concept of a sequential EMT–MET mechanism for cell fate decision that should be investigated further in other systems, both in vitro and in vivo.

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