美國(guó)懷特海德(Whitehead)生物醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家12月15日表示,他們成功地將在基因重組過(guò)程中所需病毒的數(shù)目從4個(gè)減少到1個(gè),從而極大地簡(jiǎn)化了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)的生成。他們相信,通過(guò)利用病毒獲得的、類似于胚胎干細(xì)胞的iPSzui終有望用于醫(yī)治帕金森病和糖尿病等多種疾病。
早期的研究中,科學(xué)家需要用4個(gè)獨(dú)立的病毒才能將基因轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的DNA中,每個(gè)病毒對(duì)應(yīng)1個(gè)重組基因,這4個(gè)基因分別是Oct4、Sox2、c—Myc和Klf4。一旦激活,這些基因?qū)乃鼈兊某赡隊(duì)顟B(tài)分化成類似于胚胎的狀態(tài)。
然而,利用4個(gè)病毒獲得的iPS在應(yīng)用到人體時(shí)存在著極大的危險(xiǎn)性。因?yàn)檫@些病毒可能會(huì)將DNA植入細(xì)胞基因組中任何一個(gè)地方,有可能引發(fā)致癌基因(oncogenes)的表達(dá),所以對(duì)于有望被用于人類疾病治療的多能干細(xì)胞,科學(xué)家必須尋找到病毒的安全替代物。用單一病毒獲得iPS的新技術(shù)在消除潛在的有害病毒方面取得了重要進(jìn)展。
在懷特海德研究所做研究工作的麻省理工大學(xué)研究生布萊斯?凱里嘗試將4個(gè)重組基因利用含有2A縮氨酸遺傳代碼的DNA串聯(lián)起來(lái),然后與研究所實(shí)驗(yàn)室中的其他研究人員一起獲得了稱為多順?lè)醋有缘牟《?,它一旦被插入(植入)成年?shí)驗(yàn)鼠和人類細(xì)胞的基因組內(nèi)后,就有能力表達(dá)所有4種重組基因。
利用串聯(lián)基因,凱里獲得了僅僅包含多順?lè)醋有允噶繂我桓北镜亩嗄芨杉?xì)胞,取代了多種病毒的集合體。這項(xiàng)十分重要的進(jìn)展顯示,如果能將其他技術(shù)如基因標(biāo)的(genetargeting)與之結(jié)合起來(lái),該途徑能夠更加安全。雖然凱里開(kāi)發(fā)出了集4種基因進(jìn)入單一病毒的方法,但是研究人員也發(fā)現(xiàn)它的效率比以往基因重組法的效率大約要低100倍。他們將對(duì)出現(xiàn)該現(xiàn)象的具體原因展開(kāi)調(diào)查。
研究人員表示,當(dāng)細(xì)胞的蛋白生產(chǎn)“機(jī)器”識(shí)別了串聯(lián)基因的DNA,它便開(kāi)始生產(chǎn)蛋白。不過(guò),它在試圖識(shí)別存在于兩個(gè)基因之間的2A縮氨酸DNA時(shí),出現(xiàn)了暫時(shí)的停頓,以便讓*個(gè)基因的蛋白能被釋放出來(lái)。然后,“機(jī)器”才轉(zhuǎn)至第二個(gè)基因,并生產(chǎn)該基因?qū)?yīng)的蛋白,在接觸2A縮氨酸DNA的另一片段時(shí)再次出現(xiàn)停頓,以便釋放對(duì)應(yīng)第二個(gè)基因的蛋白。此過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行,直到“機(jī)器”為4種基因生產(chǎn)完它們各自對(duì)應(yīng)的蛋白為止。