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基因芯片应用于干细胞研究

作者:台湾华联生物科技股份有限公司 2012-11-07T15:05 (访问量:5669)

2012年诺贝尔生理医学奖10月8日揭晓,颁发给英国John B. Gurdon与日本山中伸弥。前者为「细胞核移植」的先驱并证明了细胞的分化是可逆的;后者则是以简单的方法将已分化的成熟体细胞重新编程 (reprogram) 为多功能干细胞(iPS)。基因晶片在这场干细胞研究的盛会上也未缺席,北京大学邓宏魁教授发表在 Cell Stem CellCell Research的两篇论文分别使用了华联HOAMOA芯片,验证一些可增进细胞重新编程的因子,让 iPS 细胞的制造更加安全有效率。

更有效率的 iPS 细胞制造
北京大学邓宏魁教授等人筛选许多可能增进细胞重新编程效率的候选因子。在以Oct4、Sox2、Klf4 和 c-myc诱发人类皮肤纤维母细胞转化 iPS 细胞的实验中,另外加入其他因子的表现,结果发现 p53 siRNA 与 Utf1可以帮助AP-positive colonies 的生成。若同时加入 p53 siRNA 与 Utf1 的表现,增加效率达 200倍(图一A)。他们发现其中一些 colonies 并不具有多功能分化能力,因此将这些 colonies依据是否与人类胚胎干细胞具有相似细胞形态的特征,计算生成的 iPS细胞数量(图一C~E)。(a)为total_colonies,(b)为highly AP-positive colonies,(c)为iPScolonies。结果证明同时加入 p53 siRNA 与 Utf1 的表现 (4PU),明显地增加iPS细胞生成数量(图一Cc)。
接下来研究人员想要了解 p53 siRNA 与 Utf1是否可以取代 Oct4、Sox2、Klf4 和 c-myc4种reprogramming factor的作用。利用消去法分别将其中一种转录因子移除,结果发现Oct4、Sox2、Klf4是不可取代的,只有移除 c-myc 的表现可以生成 iPS 细胞(图一Dc)。更进一步的实验证明,单只加入 Utf1 就可以取代 c-myconcogene(图一Ec) 在细胞重新编程过程中所扮演的角色。
邓教授之研究团队使用
华联生技Human OneArray®芯片分析这些重新编程所生成的 iPS细胞、人类胚胎干细胞 (hESCs) 以及体细胞的gene expression profile,更进一步证明了iPS 细胞与胚胎干细胞有相似的 global gene expression profile (图二)。
后续有科学家发现,加上一些类似药物的小分子,能增进重新编程的效率,某些小分子甚至可以取代部分iPS细胞制造所需的转录因子基因的作用。例如,一个叫做616452的transforminggrowth factor (TGF)-β inhibitor 能够取代Sox2 基因的功能。邓宏魁教授的研究团队想要知道,是否所有外源性(exogenous) 的干细胞转录因子都可以由这些新的小分子所取代,而达到完全以化学的方法制造 iPS 细胞的目的。

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