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《Nature》追溯細胞祖先 有望加速細胞重新編程效率

2018/12/10 編譯/李林璦

《Nature》追溯細胞祖先  有望加速細胞重新編程效率(圖片來源:網路)

《Nature》追溯細胞祖先 有望加速細胞重新編程效率(圖片來源:網路)

日前(5),聖路易斯華盛頓大學(Washington University in St. Louis)研究團隊設計了一種細胞追蹤系統,該工具可以揭示細胞重新編程(reprogramming)的過程,另外,該工具還可用於癌症研究,了解健康細胞發展成腫瘤細胞的過程,期盼能提高重新編程的效率,突破再生醫學的瓶頸。該研究發表在《Nature》。

臨床上當身體的器官或組織損壞時,選擇移植物來替換機能不全的器官或組織的歷史已超過50年,異體及異種移植除來源供應有問題外,還有免疫及排斥問題。因此適合的作法是使用個體自己本身的細胞做自體移植,從自己體細胞直接製造出多能性或全能性的幹細胞便成為一個極具吸引力的方法。

目前製造幹細胞有許多方法,可利用重編程(reprogramming)程序,將已分化的細胞狀態做改變,通常是變成類似或完全的胚胎細胞狀態,來得到多能性或全能性的能力,目前,細胞重編程效率非常低,只有約1%的細胞能成功重編程。

本研究利用病毒的自然特性,將微小的DNA條碼(Cell Tags)插入每個細胞。當細胞分裂時,就會將獨特的條碼傳遞給所有的後代細胞,接著在28天細胞重編程期間,設定幾個時間點,添加新條碼並分析細胞樣本以查看它們在該時間點處正在進行什麼。

 Cell Tagging技術可以追蹤哪些細胞有共同的祖先以及與家族譜系中共同祖先的距離,除了單次追踪之外,該工具還可以構建複雜的細胞家族樹,成功地追溯到重新編程細胞的早期祖先。

 該工具可以揭示細胞重新編程的過程,可能可以了解皮膚細胞重新編程成不同類型的幹細胞,再重新成熟為新的肝臟或其他重要器官的過程,另外,該工具還可用於癌症研究,記錄健康細胞發展成腫瘤細胞的過程。

 Morris的研究打破了我們一般認為細胞在首次接受重新編程的指示時能夠進入不同方向的假說,其研究顯示,當細胞接收到重新編程的指令時,其所處的狀態已經為是否成功轉化奠定了基礎。

 本研究作者Samantha A. Morris博士表示,若我們能夠找到使細胞在重編程中獲得成功的初始條件,那麼就可以成功將細胞轉化效率提高,對於再生醫學領域來說可說是一大突破。

 另外,他們同時也發現若在細胞中活化Mettl7a1基因,能夠增加成功重新編程細胞的可能性達三倍之高。

 同時在研究中,研究人員將小鼠的皮膚細胞重新編程為內胚層幹細胞,並使之轉化為肝細胞與小腸細胞,希望最終能培育出迷你腸道,以幫助患有短腸症的早產兒。

目前Morris與華盛頓大學的技術管理辦公室合作,為該技術申請專利。

參考資料:Scientists design way to track steps of cells’ development

Biddy, Brent A., et al. “Single-cell mapping of lineage and identity in direct reprogramming.” Nature (2018): 1.

文章分類 科學要聞

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