探索生命奥秘,细胞重编程新突破:返老还童不再是梦在生物科学的前沿,细胞重编程技术正以前所未有的速度向着返老还童的愿景迈进。北京大学邓宏魁教授领导的团队,以其卓越的研究成果在这一领域独树一帜。
返老还童,这个听起来既神秘又科幻的概念,其实正逐步走向现实。在细胞科学的前沿领域,一项名为“细胞重编程”的技术,正以其潜力和可能性,引发全球科学家和公众的热烈讨论。北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁教授团队的最新研究,为这一技术的未来铺设了明确的道路。
该技术可以让皮肤变年轻:相关科研人员曾经把干细胞注入到人类伤口表面,结果发现伤口愈合时皮肤细胞表现出更强活性。经过分子测量显示,皮肤细胞生物钟倒转了30年。换句话说,该技术让皮肤变年轻了。
今年7月,天津市人民政府网发布了一则振奋人心的消息:天津市第一中心医院在国家卫生健康委员会干细胞临床研究备案的支持下,与北京大学干细胞中心合作,成功完成了国际上首个化学重编程诱导多潜能干细胞转化为胰岛样细胞并移植到1型糖尿病患者的手术。
冠昊生物成立于1999年,致力于生物材料、细胞干细胞、药业和先进医疗技术的开发。在细胞干细胞领域,冠昊生物涉足自体软骨组织细胞移植技术、免疫细胞存储技术,并与北京大学及邓宏魁教授团队合作,开展生物人工肝项目。
北京大学邓宏魁教授领导的团队2013年成功使用4种小分子化学物质,将小鼠的皮肤细胞诱导成全能干细胞并克隆出后代。与克隆羊“多莉”的技术相比,诱导多能干细胞技术是更简便和彻底的克隆方式。
iPS细胞,全称为诱导多能性干细胞,由非多能干细胞(如成体细胞)经过特定基因表达被诱导而成的去分化细胞。在许多方面,它们类似于天然多能干细胞(胚胎干细胞),如干细胞特定基因和蛋白的表达、染色质甲基化模式、倍增期、胚状体形成、畸胎瘤形成、嵌合体自发形成、潜能和多样性。
基本简介 ips细胞 iPS细胞是将一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。让普通体细胞“初始化”,使其具备干细胞功能,这就是“iPS细胞”。
IPSiPS细胞是一种特殊的干细胞,它们来源于体细胞并通过诱导获得了类似胚胎干细胞的发育多潜能性。2006年,日本科学家首次展示了将小鼠皮肤细胞转化为多能干细胞的创新方法;随后在2007年,美国和日本的科学家又实现了将人类细胞诱导成为iPS细胞的突破。
iPS细胞,全称为诱导多能干细胞,是通过重编程成体细胞而得到的。这一过程使得成体细胞恢复到类似胚胎干细胞的初始状态,并具备了分化为多种细胞类型的能力。iPS细胞的问世被广泛认为是生物技术领域的一大突破,它们在多能性上与胚胎干细胞相似,却无需使用胚胎干细胞,从而规避了相关的伦理争议。
iPS(induced pluripotent stem)细胞是一种人工合成的多能干细胞。它们通过重编程身体细胞,使它们恢复到类似胚胎干细胞的状态,可以分化成任何类型的细胞。
诱导性多能干细胞(iPS细胞)的建立过程是一个科学探索与技术革新相结合的复杂过程,其核心在于将普通体细胞重新编程为具有多能性的干细胞。这一过程主要包括四个关键步骤,每个步骤都是实现细胞重编程和多能性转变的关键环节。首先,分离和培养宿主细胞是iPS细胞建立过程的起点。
iPSCs是诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells)。定义与来源 iPSCs是通过导入特定的转录因子,将终末分化的体细胞(如皮肤细胞、血液细胞等)重编程为多能性干细胞。这一技术的核心在于细胞重编程,即让已经分化的细胞在特定条件下恢复到一种类似胚胎干细胞的全能性状态。
产生过程:诱导多能干细胞是通过导入特定的转录因子基因,如Oct3/Sox2等,将已经分化的体细胞重新编程为类似胚胎干细胞的状态。这个过程称为“重编程”,可以通过非整合性的方法实现,避免了基因治疗中的潜在风险。这些重新编程的细胞不仅具有稳定的遗传特点,而且能够像胚胎干细胞一样无限增殖。
研究人员用来产生诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的方法既花时间而且效率又低。按照当前的方法,当把四种转录因子导入成体细胞如皮肤细胞中时,利用上千个皮肤细胞最终只能获得几个iPSCs。
诱导性多能干细胞(iPS)作为研究热点,因其在疾病模型建立、细胞治疗和药物发现等方面的巨大潜力而受到关注。这一技术凭借其类似于胚胎干细胞的全能性,以及避免免疫排斥反应的特点,为干细胞生物学领域和临床再生医学开辟了新方向。
诱导性多能干细胞(iPS)的出现,标志着干细胞研究领域的新篇章。iPS细胞具有与胚胎干细胞相似的全能性,避免了伦理争议,来源广泛,降低了免疫排斥风险。在2008年,该技术被评为当年科学十大进展之首,并在2012年获得诺贝尔生理学或医学奖。
1、邓宏魁教授团队首次使用化学小分子改变人类体细胞,获得新一代干细胞制备技术,有望治疗糖尿病、重症肝病、恶性肿瘤等重大疾病。通过在人体皮肤细胞培养液中加入化学小分子,经过近一个月的培养,皮肤细胞结构和形状彻底转变,成为新型人类多潜能干细胞,被称为生命发育的“种子细胞”。
2、为此,徐荣祥发布声明以正视听,他在声明中说,“近些天,美国和日本等世界各国的主流媒体纷纷报道‘将人体细胞诱导成成体多潜能干细胞(iPS:Induced Pluripotent Stem Cell)’的研究成果,称是人类生命科学新的里程碑。
3、清华丁胜团队揭示了创造新生命的全新途径。通过“TAW鸡尾酒药物组合”——TTNPB、1-Azakenpaullone、WS6,首次在非生殖细胞条件下,成功诱导生成全能干细胞,实现了体外定向诱导并稳定培养。这一研究标志着生命创造研究领域的全新开启。全能与多能的区别 全能干细胞能够形成胚胎内和胚外的所有组织器官的细胞。
4、该技术包括首先从雄性老鼠身上提取皮肤细胞,然后将其转化成类似干细胞的状态,以创建所谓的诱导性多能干细胞(iPS cells)——一种可以转化为其他类型细胞的细胞。因为该皮肤细胞从雄性老鼠身上提取,因此具有XY染色体。
1、其次,将若干个与多能性相关的基因导入宿主细胞是iPS细胞建立过程中的关键步骤。通常采用病毒介导的方式,将包括OctSoxKlf4和c-Myc在内的四个关键转录因子基因送入宿主细胞。这些基因在细胞重编程过程中起着至关重要的作用,它们能够改变细胞的基因表达模式,促使宿主细胞重新获得多能性。
2、建立无遗传修饰的iPS细胞制备方法( 如仅利用蛋白或小分子化合物即将人的细胞重编程为iPS细胞)。科学丑闻 2012年10月就iPS细胞(诱导多能干细胞)制作心肌细胞移植给重症心脏病患者的研究成果属于虚构一事,东京大学医院的特任研究员森口尚史自己承认了造假的事实。
3、年首次制备iPS细胞时,科学家们因其两个显著优势而感到震惊:首先,它避免了胚胎研究的伦理争议;其次,由于是由患者自身的皮肤细胞转化而来,理论上应不会被免疫系统排斥。然而,这个理论上的优点在2011年的试验中首次受到质疑。