诱导多功能干细胞(诱导多功能干细胞的作用)

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本篇文章给大家谈谈诱导多功能干细胞,以及诱导多功能干细胞的作用对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

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诱导性多功能干细胞可以应用在哪些方面

诱导性多功能干细胞(Induced pluripotent stem cells),为利用导入特定基因或是特定基因产物(蛋白质)等方式送入体细胞(如:皮肤细胞或是肝脏细胞)中,使该体细胞变成为具备如同胚胎干细胞(ES细胞)般,具有分化成各式细胞之多功能分化能力,并且可以持续增生分裂。

除了再生医学之应用之外,利用患者本身之细胞所形成之iPS细胞,将其做特定细胞诱导分化后,可以成为良好之人类细胞研究材料,解决以往人类组织细胞索取上之困难点,也可以成为研究致病机转之良好研究材料。另外,由于由患者本身体细胞得来,可以获得具有"个别性"、"专一性"之细胞材料,可以针对药剂或是成为毒性评估的最佳平台。一方面也提供为转译医学之最佳测试材料。

因此,iPS细胞的制作与发现,也成为医学、药学或是食品等之安全实验平台。此外,当技术成熟后,例如男性细胞也可以制作出卵子,甚至老化细胞的重生,也不再是不可能的梦想。

诱导性多功能干细胞的特性和作用

iPS细胞同样具有自我更新和分化的全能性,从日本科学家ShinyaYamanaka于2006年第一次发现这一技术到现在,科学家已经成功从小鼠,大鼠,猕猴,猪和人的体细胞中诱导并获得iPS细胞,而且诱导技术也产生了巨大的革新,减少外源转录因子,使用非整合病毒,质粒法等等都能够产生iPS细胞,最近,有报道称利用纯蛋白的方法也可以获得iPS细胞。iPS技术具有巨大的潜在应用价值,利用iPS技术能够获得病人或者疾病特异的多能性干细胞,这样可以避免移植过程中的免疫排斥问题,也绕开了人类胚胎干细胞研究所带来的伦理问题。

此外,掌握疾病特异性iPS细胞向相应疾病中的功能细胞定向诱导的技术方法,以此作为模型研究这些疾病的发病机制,利用以上疾病模型,对现有药物做出个体化的评估,并发现新的治疗靶点和筛选新的药物,将为这些重大性疾病的基础和临床研究开辟新的研究方法和技术平台。

但是关于人类诱导多能干细胞的研究还处于起步阶段,所采用的供体细胞还仅仅局限在人包皮成纤维细胞,表皮细胞,毛囊细胞等少数细胞类型,更为棘手的是,这些细胞被重编程为iPS细胞所需要的时间比较长(16-35天),效率很低,这大大增加了在这个过程中细胞的变异风险。因此如何找到一种理想的人类体细胞来源是所有科学家都重点关注的问题。

什么是诱导多能干细胞?

诱导多能干细胞是对成熟细胞“重编程”得到的,像胚胎干细胞一样具备分化成多种细胞的潜力,可用于修复受损的组织和器官。

“基因剪刀”指CRISPR基因编辑技术,用它能像在电脑上编辑文章一样,精确查找一串代码在基因组中的位置,进行删除或修改。

美国格拉德斯通研究所日前发布新闻公报说,该所研究人员发现,用“基因剪刀”对基因组进行一处修改,就能使皮肤细胞实现重编程,转变成干细胞。相关论文发表在新一期美国《细胞-干细胞》杂志上。

每个细胞都拥有生物的全套基因组,其具体身份和功能取决于哪些基因处于工作状态。在皮肤细胞里,与皮肤功能相关的基因打开,其他基因关闭。要把它变成干细胞,就要关闭皮肤相关基因,打开与干细胞功能相关的基因。

在以往研究中,人们一般用几种称为转录因子的蛋白质,来调整基因组代码读取过程、改变各基因的工作状态;另一种方法是用化学物质刺激细胞。直接修改基因组培育出干细胞,这还是第一次。

什么是诱导多能干细胞

诱导多能干细胞最早是2006年由日本的两位科学家Kazutoshi Takahashi 和Shinya Yamanaka报道,文章发表于《细胞学》杂志。有很多学者预言这两位作者最终可能因此而获得诺贝尔奖。

当时作者最初的思路来自于体细胞核移植入未受精卵细胞内能使该细胞核进行重新编程(reprogrammed,亦可理解为细胞核的去分化,体细胞核移植是克隆动物的第一步,这里关于克隆动物的部分暂不描述),因此作者认为未受精卵和胚胎干细胞中含有某些能给予体细胞全能性或者多能型的因子。

因此作者对24个符合此类条件的候选基因进行筛选,作者将这些基因导

入鼠体细胞中(采用逆转录转染的方式)诱导体细胞成为多能干细胞。作者巧妙地采用24-1的筛选方式,以确定那些基因对于IPS用处不大。而后进一步采用10-1的筛选方式,最终确定了Oct3/4, Sox2, c-Myc,Klf4这四个因子起关键作用。这四个因子最终也被很多学者成为“典型山中因子”。

通过采用导入外源基因的方法使体细胞去分化为多能干细胞,对于这类干细胞我们称之为诱导多能干细胞(IPS,Induced Pluripotent Stem Cells)

诱导多能干细胞是什么?

诱导多能干细胞是对成熟细胞重编程得到的,像胚胎干细胞一样具备分化成多种细胞的潜力,可用于修复受损的组织和器官。CRISPR基因编辑技术能精确查找一串代码在基因组中的位置,进行删除或修改。

每个细胞都拥有生物的全套基因组,其具体身份和功能取决于哪些基因处于工作状态。比如,在皮肤细胞里,与皮肤功能相关的基因打开,其他基因关闭。要把它变成干细胞,就要关闭皮肤相关基因,打开与干细胞功能相关的基因。

2006年,格莱斯顿高级研究员山中伸弥博士用4种被称为转录因子的关键蛋白处理普通的皮肤细胞,制造出了诱导多能干细胞。这些转录因子可改变各基因的工作状态。在上述研究的基础上,格莱斯顿高级研究员丁盛(音译)团队不使用转录因子,而是通过向细胞添加化学品混合物,制造出了诱导多能干细胞。

在最新研究中,丁盛团队又提供了制造诱导多能干细胞的第三种方法——使用CRISPR基因调控技术,直接操纵细胞的基因组。他们选取了两个只在干细胞中表达、且对多能特性至关重要的基因Oct4和Sox2,这两个基因能打开与干细胞功能相关的其他基因,并关闭无关基因。实验表明,用CRISPR激活两个基因中的任意一个,都能触发细胞重编程,使其变身为诱导多能干细胞,而激活操作只需对基因代码进行一处修改。

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