科学家开发新型体外重编程技术 利用抗体将皮肤样细胞转化成诱导多能干细胞

日前，一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中，来自斯克利普斯研究所的科学家通过研究发现了一种新方法能够将普通的成年机体细胞重编程为干细胞。研究人员对由1亿个抗体组成的文库进行筛选，发现了多个抗体能够将成熟的皮肤样细胞转化成为诱导多能干细胞（ipsCs）。

利用多种类型的成熟细胞来制造iPSCs通常涉及将四种转录因子基因插入到细胞中的DNA中，当将研究人员所鉴别出的抗体应用于成熟细胞中，即将抗体同细胞表面蛋白相结合后，这些抗体就能够作为三种标准转录因子基因插入的替代物。研究者Kristin Baldwin教授说道，基于本文研究，我们最终就能够在并不给细胞核中放入任何物质的前提下制造出ipsCs，也就意味着这些干细胞携带的突变较少，而且整体具有优良的特性。

研究者能够利用患者自身的细胞来制造iPSCs，而iPSCs在个体化细胞疗法和器官再生领域有着重要的用途，然而研究人员所设想的iPSCs的临床应用目前并未实现，部分原因是因为在制造iPSCs过程中存在一定风险。标准的iPSCs诱导过程（OSKM）主要包括将四种转录因子蛋白/基因（Oct4， Sox2， Klf4和c-Myc）引入到成体细胞中，随着基因被引入且开始活化，其所编码的转录因子蛋白就开始对细胞重编程使其成为ipsCs。

但该过程存在的一个问题就是，病毒的插入或核重组因子的过量产生或许会损伤细胞DNA促进细胞癌变，另外的问题就是细胞核的重编程常常会产生一系列携带可变特性的iPSCs，当在实验室中利用ipsCs研究疾病时这种可变性或许就会引发一些问题。相比较而言，在普通动物的发育过程中，细胞的身份会被来自细胞外部的分子信号所改变，而这也会诱导基因活性的改变，但并不会引发DNA的任何风险插入。

为了寻找天然的信号通路，研究人员通过联合研究对人类抗体文库进行筛选，鉴别出了新型的基于抗体的药物以及一些新型的探针。在初期的一组实验中，研究人员尝试寻找能够替代Sox2和c-Myc的抗体，随后他们建立了大量的小鼠成纤维细胞（用来在实验中制造ipsCs），并且插入了表达Oct4和Klf4的基因，下一步研究者将会将抗体文库基因加入到细胞群体中来进行深入的搜寻；这样研究人员就能够观察到哪种细胞能够开始形成干细胞群落，也就是说，这些细胞所产生的抗体能够代替Sox2和c-Myc的功能，并且诱发细胞身份开关，对这些细胞的DNA进行测序就能够帮助研究人员确定关键的抗体。

基于这种方法，研究人员发现了能够代替Sox2和c-Myc的两种抗体，在一组类似的试验中，研究者发现，两种抗体能够替代Oct4这种转录因子。目前研究人员并不能找到能代替转录因子Klf的抗体。从原则上来讲这种新型的抗体筛选方法不仅能够帮助研究人员寻找到替代OSKM转录因子的抗体，还能够帮助研究抗体发挥作用的天然信号通路；研究者发现，其中一个替代Sox2的抗体能同细胞膜上名为Basp1的蛋白相结合，这种结合作用就会阻断Basp1蛋白的正常活性，并且移除其对WT1的抑制，WT1是一种能够在细胞核中发挥作用的转录因子蛋白，当解除束缚后，WT1就会改变多个基因的活性，包括Sox2等，从而促进干细胞状态的产生和维持。

在某些癌症中WT1常常会过量产生，而且其被认为是一种癌基因，本文研究或能帮助研究人员理解癌症发生和干细胞状态之间的密切关联；下一步研究人员将会利用人类细胞（而不是小鼠细胞）进行更大规模、更复杂的抗体筛选研究，他们希望能够获得更多突破性的研究结果。