Only Perception: 以 piggyBac 轉位創造誘導式多能性幹細胞

2009-03-02

以 piggyBac 轉位創造誘導式多能性幹細胞

Researchers make stem cell breakthrough
http://www.physorg.com/news155138024.html

March 1st, 2009

在一項將要在 3/1 發表的研究中，西奈山醫院（Mount Sinai Hospital）的 Dr. Andras Nagy 發現一種創造幹細胞的新方法，那將使得毀滅性疾病（包括脊髓損傷、黃斑退化、糖尿病與帕金森氏症）的治療成為可能。這項研究，將發表在 Nature 線上版，促進了幹細胞技術，並為再生醫學的新臨床應用提供新的路線圖。

"我們希望這些幹細胞將成為許多疾病與症狀的治療基礎，那些現在被認為無法治癒，" Dr. Nagy 說，西奈山醫院 Samuel Lunenfeld Research Institute 的資深研究者、 McEwen 再生醫學中心的研究者，同時也是幹細胞與再生醫學的 Canada Research Chair。"這種產生幹細胞的新方法毋需以胚胎成為出發點，而且能用來從許多成人組織（例如病患自己的皮膚細胞）中產生細胞。"

Dr. Nagy 發現一種創造出多能性幹細胞（pluripotent stem cells，這種細胞幾乎可發展成絕大部份類型的其他細胞），而不會擾亂健康基因的新方法。Dr. Nagy 的方法使用一種新奇的包裹程序（wrapping procedure）來傳遞特殊基因，以便將細胞再程式化（reprogram，重編程）為幹細胞。先前的方法需要使用病毒來傳遞所需基因，這是一種會危及 DNA 的方法。Dr. Nagy 的方法不需要病毒，也因此替未來在人類身上安全的、個人化的幹細胞治療克服了一大障礙。

"這項研究對於基於幹細胞的新療法而言是向前跨出了巨大的一步，並指出 Lunenfeld 處於再生醫學的前緣，" Dr. Jim Woodgett 說，Lunenfeld 的研究主任。再生醫學（Regenerative medicine）涉及使人體能夠修補、替換、恢復與再生自己受損的或著生病的細胞、組織與器官。

這項研究由 Canadian Stem Cell Network 以及（美國的）Juvenile Diabetes Research Foundation 所資助。

Dr. Nagy 在 1994 年加入西奈山醫院，成為一位主要研究者。在 2005 年，他自不孕症夫婦所捐贈的胚胎創造出加拿大第一個幹細胞系。那項研究在 Dr. Nagy 目前的發現中扮演了重要的角色。

Nagy 論文中的關鍵要素之一，由來自於（英國）愛丁堡大學 Medical Research Council (MRC) 再生醫學中心的 Dr. Keisuke Kaji（梶圭介）的實驗室所開發。

Dr. Kaji 的發現也發表在 3/1 的 Nature 上。這兩篇論文高度互補，並更進一步拓展 Nagy 的發現。

"當我在我的培養皿中發現了如幹細胞般的細胞，我相當振奮。沒有人，包括我，認為那真的有可能，" Dr. Kaji 說。"那是再程式化細胞於醫學中潛在用途的向前一步。"

◆ 科學家研製出不易癌化的人類萬能細胞

中央社 2009.03.02

英國及加拿大的研究「萬能細胞（iPS）」的小組研發出不需使用病毒就可由皮膚細胞培育出人類萬能細胞的方法。這種新法較不易使基因癌化，堪稱再生醫療的一大突破。

英國愛丁堡大學教授（木尾）圭介所組成的研究小組及加拿大的研究小組，首度研發出不使用病毒研製的人類萬能細胞，與使用病毒研製的效率相較，前者效率高逾25倍。這項研發成果發表於本月1日的英國科學雜誌「自然」電子版。

人類首度研發出的萬能細胞是使用「反轉錄病毒」（retrovirus）將數種基因導入體細胞，但有科學家認為，為了將基因植入體細胞的染色體，反轉錄病毒容易使基因引發異常，導致癌化。

為了製造出安全度更高的完能細胞，（木尾）圭介等研究人員是以「移轉子」（transposon）將製造萬能細胞所需的四個基因同時導入人類胎兒的纖維母細胞，成功地製造出萬能細胞。

（木尾）圭介等研究小組初期採用的方法雖可去除被植入的基因，但會留下一些痕跡，安全上有影響。但在配合加拿大研究小組獨立開發的技術後，成功地去除四個基因。染色體中的基因去除後，也具有分化成各種細胞的能力。

研製出萬能細胞的日本京都大學教授山中伸彌，去年沒使用病毒研製出老鼠萬能細胞，但他並未成功地製造出人類萬能細胞。

※ 華郵這篇報導比較詳細：

＊ Researchers Find Safer Way to Produce Stem Cell Alternative - washingtonpost.com
http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2009/03/01/AR2009030101741.html

＊ piggyBac transposition reprograms fibroblasts to induced pluripotent stem cells
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07863.html
http://dx.doi.org/10.1038/nature07863

Knut Woltjen, Iacovos P. Michael, Paria Mohseni,
Ridham Desai, Maria Mileikovsky, Riikka Hamalainen,
Rebecca Cowling, Wei Wang, Pentao Liu, Marina Gertsenstein,
Keisuke Kaji, Hoon-Ki Sung & Andras Nagy
Nature advance online publication 1 March 2009
doi: 10.1038/nature07863

Transgenic expression of just four defined transcription factors (c-Myc, Klf4, Oct4 and Sox2) is sufficient to reprogram somatic cells to a pluripotent state. The resulting induced pluripotent stem (iPS) cells resemble embryonic stem cells in their properties and potential to differentiate into a spectrum of adult cell types. Current reprogramming strategies involve retroviral, lentiviral, adenoviral and plasmid transfection to deliver reprogramming factor transgenes. Although the latter two methods are transient and minimize the potential for insertion mutagenesis, they are currently limited by diminished reprogramming efficiencies. piggyBac (PB) transposition is host-factor independent, and has recently been demonstrated to be functional in various human and mouse cell lines. The PB transposon/transposase system requires only the inverted terminal repeats flanking a transgene and transient expression of the transposase enzyme to catalyse insertion or excision events...

＊ Virus-free induction of pluripotency and subsequent excision of reprogramming factors
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07864.html
http://dx.doi.org/10.1038/nature07864

Keisuke Kaji, Katherine Norrby, Agnieszka Paca,
Maria Mileikovsky, Paria Mohseni & Knut Woltjen
Nature advance online publication 1 March 2009
doi: 10.1038/nature07864

＊ Without a trace? PiggyBac-ing toward pluripotency
http://www.nature.com/nmeth/journal/v6/n5/abs/nmeth0509-329.html