理化学研究所(简称“理研”)和筑波大学等开发出了有效制备高品质iPS细胞的方法。通过改变插入到皮肤等身体细胞中的基因的一个序列,提高了向iPS细胞转化的反应效率。有望利用该方法开发以低成本快速制备患者本人专用“My iPS细胞”的技术。
为制备iPS细胞而修改了插入的基因Klf4的序列。蛋白质的第507个氨基酸由亮氨酸(L)变为丙氨酸(A),蛋白质的结构发生变化(图片由理研的林洋平组长提供)
iPS细胞是通过向皮肤或血液等细胞插入特定基因,并通过可以回到能够转化成各种身体细胞的“初始化”来制备的。京都大学的山中伸弥教授等人开发了通过插入4种基因来制备iPS细胞的方法。这4种基因被称为“山中因子”。
理研的林洋平组长(筑波大学副教授)与担任研究助理的研究生Borisova Evgeniia等人着眼于山中因子的“Klf4”基因。这个基因生成的蛋白质会与DNA结合,可以抑制或激活基因的功能。
此次,研究团队针对与DNA结合的蛋白质位点中被认为尤其重要的19个氨基酸,调查了与其他氨基酸置换时iPS细胞的制备效率的变化情况。修改Klf4的基因序列,将蛋白质的第507个氨基酸由“亮氨酸”变为“丙氨酸”时,iPS细胞的制备效率提高。大量细胞在短时间内被初始化,变成了iPS细胞。
尽管很难与以往的制备方法进行单纯比较,但新方法的效率可提高数倍,制备时间也缩短至数天~一周左右。另外研究团队还确认,干扰初始化的基因功能减弱,由此可以制备品质更加均匀的iPS细胞。
迄今为止,很多研究人员都在致力于iPS细胞制备方法的改良,大都集中在通过改变插入细胞的基因或者追加插入其他基因,亦或者改良细胞的培养条件以及将基因插入细胞的技术等方面,“优化山中因子的研究并没有引起很多人的关注”(林洋平组长)
iPS细胞与再生医疗的动向 | |
2006年 | 京都大学山中伸弥教授等人发明iPS细胞 |
2012年 | 山中教授获得诺贝尔生理学或医学奖 |
2013年 | 利用患者之外的第三者的细胞制备并储存的“iPS细胞库项目”启动 |
2014年 | 理研等全球首次移植利用iPS细胞培养的视网膜细胞 |
2020年 | iPS细胞库项目移交给公益财团运营 |
财团启动了利用患者本人的细胞低成本制备iPS细胞的“My iPS项目” |
目前,iPS细胞再生医疗一般是利用患者以外的第三方细胞制备的iPS细胞。这是因为利用患者本人的细胞制备iPS细胞需要大量时间和费用。所以目前的主要方法是寻找即使进入他人体内也不容易发生排异反应的免疫型供体,利用其提供的血液制备iPS细胞并保存起来。
然而,理想的方式还是使用自体细胞,山中教授等人提出了利用患者本人的细胞低成本制备iPS细胞的“My iPS细胞”设想。研究团队认为,如果对Klf4之外的基因也能进行改良的话,就能进一步提高制备效率。林洋平组长表示:“如果能削减时间和成本,将有助于实现My iPS细胞。”
日文:越川智瑛、《日经产业新闻》,2022/01/19
中文:JST客观日本编辑部