華聯(lián): 基因芯片應(yīng)用于干細胞研究

        2012年諾貝爾生理醫(yī)學獎10月8日揭曉，頒發(fā)給英國John B. Gurdon與日本山中伸彌。前者為「細胞核移植」的先驅(qū)并證明了細胞的分化是可逆的;后者則是以簡單的方法將已分化的成熟體細胞重新編程 (reprogram) 為多功能干細胞(iPS)。基因晶片在這場干細胞研究的盛會上也未缺席，北京大學鄧宏魁教授發(fā)表在 Cell Stem Cell 及 Cell Research的兩篇論文分別使用了華聯(lián)HOA及MOA芯片，驗證一些可增進細胞重新編程的因子，讓 iPS 細胞的制造更加安全有效率。

更有效率的 iPS 細胞制造
        北京大學鄧宏魁教授等人篩選許多可能增進細胞重新編程效率的候選因子。在以O(shè)ct4、Sox2、Klf4 和 c-myc誘發(fā)人類皮膚纖維母細胞轉(zhuǎn)化 iPS 細胞的實驗中，另外加入其他因子的表現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn) p53 siRNA 與 Utf1可以幫助AP-positive colonies 的生成。若同時加入 p53 siRNA 與 Utf1 的表現(xiàn)，增加效率達 200倍(圖一A)。他們發(fā)現(xiàn)其中一些 colonies 并不具有多功能分化能力，因此將這些 colonies依據(jù)是否與人類胚胎干細胞具有相似細胞形態(tài)的特征，計算生成的 iPS細胞數(shù)量(圖一C~E)。(a)為total_colonies，(b)為highly AP-positive colonies，(c)為iPScolonies。結(jié)果證明同時加入 p53 siRNA 與 Utf1 的表現(xiàn) (4PU)，明顯地增加iPS細胞生成數(shù)量(圖一Cc)。
        接下來研究人員想要了解 p53 siRNA 與 Utf1是否可以取代 Oct4、Sox2、Klf4 和 c-myc4種reprogramming factor的作用。利用消去法分別將其中一種轉(zhuǎn)錄因子移除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Oct4、Sox2、Klf4是不可取代的，只有移除 c-myc 的表現(xiàn)可以生成 iPS 細胞(圖一Dc)。更進一步的實驗證明，單只加入 Utf1 就可以取代 c-myconcogene(圖一Ec) 在細胞重新編程過程中所扮演的角色。
        鄧教授之研究團隊使用華聯(lián)生技Human OneArray®芯片分析這些重新編程所生成的 iPS細胞、人類胚胎干細胞 (hESCs) 以及體細胞的gene expression profile，更進一步證明了iPS 細胞與胚胎干細胞有相似的 global gene expression profile (圖二)。
       后續(xù)有科學家發(fā)現(xiàn)，加上一些類似藥物的小分子，能增進重新編程的效率，某些小分子甚至可以取代部分iPS細胞制造所需的轉(zhuǎn)錄因子基因的作用。例如，一個叫做616452的transforminggrowth factor (TGF)-β inhibitor 能夠取代Sox2 基因的功能。鄧宏魁教授的研究團隊想要知道，是否所有外源性(exogenous) 的干細胞轉(zhuǎn)錄因子都可以由這些新的小分子所取代，而達到完全以化學的方法制造 iPS 細胞的目的。

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