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Cell Rep:“亦正亦邪”的ROS影响iPSC产量

来源:生物谷 2016-04-27 11:08

                                         

2016年4月27日讯 /生物谷BIOON/ --在国际学术期刊Cell Reports上发表的一项研究中,由休斯顿卫理公会研究所John P. Cooke博士领导的研究团队发现了影响体细胞向干细胞转化的一个新因素。

诱导多能干细胞(iPSC)能够分化形成许多种体细胞类型,因此自iPSC获得成功,就被看作是治疗多种疾病的强力武器。在这项研究中,研究人员发现活性氧簇(ROS)对iPSC诱导过程中的基因重编程具有非常重要的作用。他们利用了多种方法进行iPSC的诱导,首次发现在基因重编程的早期阶段,体细胞向干细胞的转化过程始终伴随着ROS的增加。

Cooke表示:“不管我们是用基因敲除的方法删除控制ROS产生的基因还是通过抗氧化剂抑制ROS产生,我们都观察到iPSC克隆形成的显著下降,而ROS过量产生则会损伤干细胞形成。这就意味着自由基的量必须控制在一定水平,iPSC才会正常形成,过多或过少都会导致重编程的关闭。”

研究人员还发现随着iPSC的成熟,ROS的产生逐渐减弱,而成熟的干细胞克隆只有在低ROS水平的环境中才能够正常存活。这项工作是Cooke等人于2012年在国际学术期刊Cell上发表的一篇文章的延伸,在之前的文章中他们发现用于重编程基因导入的病毒载体并不仅仅发挥载体的作用,病毒载体在重编程过程中也发挥作用。病毒能够激活固有免疫信号造成表观遗传学变化,这种改变对于体细胞向iPSC的转化过程非常重要。

固有免疫信号还会刺激ROS的产生,参与细胞防御功能。Cooke表示他们目前正在开发改变ROS信号的方法,希望能够将iPSC的产量最大化,同时更好地指导iPSC的分化。(生物谷Bioon.com)

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DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.03.084 

Optimal ROS Signaling Is Critical for Nuclear Reprogramming

Gang Zhou, Shu Meng, Yanhui Li, Yohannes T. Ghebre, John P. Cooke

Efficient nuclear reprogramming of somatic cells to pluripotency requires activation of innate immunity. Because innate immune activation triggers reactive oxygen species (ROS) signaling, we sought to determine whether there was a role of ROS signaling in nuclear reprogramming. We examined ROS production during the reprogramming of doxycycline (dox)-inducible mouse embryonic fibroblasts (MEFs) carrying the Yamanaka factors (Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc [OSKM]) into induced pluripotent stem cells (iPSCs). ROS generation was substantially increased with the onset of reprogramming. Depletion of ROS via antioxidants or Nox inhibitors substantially decreased reprogramming efficiency. Similarly, both knockdown and knockout of p22phox—a critical subunit of the Nox (1–4) complex—decreased reprogramming efficiency. However, excessive ROS generation using genetic and pharmacological approaches also impaired reprogramming. Overall, our data indicate that ROS signaling is activated early with nuclear reprogramming, and optimal levels of ROS signaling are essential to induce pluripotency.

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