Only Perception: 山中伸彌：幹細胞再程式化無需病毒載體

2008-12-21

山中伸彌：幹細胞再程式化無需病毒載體

Researcher eliminates viral vector in stem cell reprogramming
http://www.physorg.com/news142862310.html

October 10, 2008

京都大學的山中伸彌（Shinya Yamanaka）MD, PhD 以及美國 Gladstone Institute of Cardiovascular Disease（GICD）在改善誘導式多能性幹細胞（iPS cell）技術之實際應用的可能性上，向前跨出了另一步。

之前，山中博士證明成年細胞能再程式化為胚胎幹細胞 -- 但是需要將細胞再程式化的四種基因中，可能得用到一種致癌基因，還需要病毒將基因轉移到細胞內。在去年，山中博士與其他實驗室證明，並不需要 c-Myc 這種致癌基因。然而，得使用會整合至基因組中的病毒，卻妨礙了 iPS 細胞於再生醫學（regenerative medicine）中的使用，這是因為安全顧慮：它整合至基因組中也許會活化或著鈍化（inactivate，失去活性）關鍵的宿主基因。

現在山中博士在京都的實驗室排除了病毒的需求。在一篇發表於本週 Science 上的報告中，他們證明這些關鍵基因能有效地引入而不需要使用病毒，這樣一來就不用擔心病毒會整合至基因組上的特定基因座（loci），而那可能調停基因的開關。

"iPS 領域以及幹細胞研究一般來說進展迅速，" GICD 主任 Deepak Srivastava, MD 表示。"但如同伸彌所證明的，向前跨出的每一步都揭露了一組新的挑戰。"

山中博士的團隊使用一種腺病毒載體取代逆轉錄病毒開始了這一系列實驗。雖然以個別病毒上的基因進行轉移感染（transfections）並無作用，但是當基因以一定順序在單一載體上排列時，它們卻有作用。而當基因整合到質體（plasmid，質粒，譯註：常作為載體）時，同樣的排列方式也依然有效。

為了測定由質體斡旋的再程式化細胞是否具有多能性，科學家們將細胞移植到免疫不全的老鼠皮膚底下。所產生的腫瘤在三個胚層（germ layers）中包含了各式各樣的細胞類型。將 iPS 細胞注射到胚胎中，所產生的嵌合（ chimeric）老鼠身上，那些幹細胞幾乎對所有細胞類型都有貢獻。

然而，其他問題仍尚待解決。以質體轉移基因的效率仍低於逆轉錄病毒。不管怎樣，這重要的一步使我們更加接近實現幹細胞在理解以及最終治瘉疾病上的承諾。

※ 相關報導：

＊ Generation of Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Without Viral Vectors
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;322/5903/949

Keisuke Okita, Masato Nakagawa, Hong Hyenjong,
Tomoko Ichisaka, Shinya Yamanaka
Science 7 November 2008: Vol. 322. no. 5903, pp. 949 - 953
Originally published in Science Express on 9 October 2008
DOI: 10.1126/science.1164270

Induced pluripotent stem (iPS) cells have been generated from mouse and human somatic cells by introducing Oct3/4 and Sox2 with either Klf4 and c-Myc or Nanog and Lin28 using retroviruses or lentiviruses. Patient-specific iPS cells could be useful in drug discovery and regenerative medicine. However, viral integration into the host genome increases the risk of tumorigenicity. Here, we report the generation of mouse iPS cells without viral vectors. Repeated transfection of two expression plasmids, one containing the complementary DNAs (cDNAs) of Oct3/4, Sox2, and Klf4 and the other containing the c-Myc cDNA, into mouse embryonic fibroblasts resulted in iPS cells without evidence of plasmid integration, which produced teratomas when transplanted into mice and contributed to adult chimeras. The production of virus-free iPS cells, albeit from embryonic fibroblasts, addresses a critical safety concern for potential use of iPS cells in regenerative medicine.