[发明专利]用人工转录因子诱导产生多能干细胞

说明书

技术领域

本发明涉及多能干细胞领域。具体而言，本发明涉及使用人工因子将体细胞重编程为多能干细胞或其他类型的细胞。

背景技术

胚胎干细胞来源于囊胚期胚胎的内细胞团，能够进行自我更新并保持全能性(Evans and Kaufman，1981；Martin，1981)。1998年Thomson成功建立和培养了多能性人胚胎干细胞系(Thomson et al.，1998)，随后大量研究证明了用Thomson的方法建立的人胚胎干细胞在体外可无限自我更新，同时又可分化成人体几乎所有组织类型的细胞。可在体外培养干细胞，并将它们定向诱导分化为所需的各种组织细胞，随后通过各种手段将这些分化细胞导入疾病模型动物体内，结果发现它们可以在很大程度上改善动物的病状，因此干细胞移植治疗应运而生。

胚胎干细胞不但可以为细胞移植治疗提供几乎是无限的细胞来源，同时也为提供几乎所有器官所需的细胞类型提供了可能性，这为组织工程和再生医学描绘了一个美好的前景(Daley and Scadden，2008)。但是人类胚胎干细胞尤其是病人特异的干细胞的来源成为了困扰科学界的一个难题，很多研究者把关注的目光放在了来源丰富的体细胞上，希望能够使已经分化的体细胞通过重编程(reprogramming)重新获得类似于胚胎干细胞的多能性(pluripotency)(Jaenisch and Young，2008；Yamanaka，2007)。

2006年前已经有三种方法能够使体细胞发生重编程：通过核移植的重编程、与ES细胞融合后的重编程和长期培养中自发的重编程。

从1952年首例核移植的成功(Briggs and King，1952)到1997年克隆羊Dolly的诞生(Wilmut et al.，1997)，体细胞克隆技术已经逐渐成熟，随后体细胞克隆在不同的物种和体细胞类型中都取得了成功(Gurdon and Byrne，2003)。通过核移植而产生的干细胞能够很好的解决细胞移植治疗后的免疫排斥这一问题，但是核移植极低的效率、体细胞克隆动物的发育异常以及运用到人类疾病治疗所涉及到的人类卵子来源和人类胚胎使用的伦理争议等一系列问题都成为了治疗性体细胞克隆发展的瓶颈问题(Jaenisch and Young，2008；Yamanaka，2007)。

研究发现当淋巴细胞与干细胞进行融合后具有了多能性(Miller and Ruddle，1976；Tada et al.，2001)，将这些细胞注射到裸鼠中能够产生三个胚层的细胞。最近的研究发现与人类ES细胞融合也能够发生重编程(Cowan et al.，2005；Yuet al.，2006)。但是将ES细胞来源的染色体从重编程的细胞中移除是一项技术上的挑战(Jaenisch and Young，2008；Yamanaka，2007)。其他研究组也在进行利用ES细胞的提取物来使体细胞发生重编程的一些探索(Taranger et al.，2005)。

内细胞团细胞在体外培养后产生了胚胎干细胞(ES cells)，原始生殖细胞在体外培养的条件下能够产生具有多能性的胚胎生殖细胞(EC cells)(Matsui et al.，1992)。研究者认为其他类型的细胞在体外长期培养的条件下也有可能产生具有多能性的细胞。目前已经通过体外的长期培养从骨髓中产生了多能成体祖细胞(MAPCs)(Jiang et al.，2002)。从成年小鼠的育精囊中产生了多能成体生殖干细胞(maGS)(Guan et al.，2006)，这两种细胞通过囊胚注射都能够产生嵌合体小鼠，但这种方法是否适用于其他细胞类型还是未知。

以上的三种重编程方法都在某些方面存在着缺陷，因此各国的科学家都在积极地探索其他的重编程策略。2006年日本京都大学的Yamanaka研究组通过巧妙的实验策略，发现只要通过病毒感染的方式将4个转录因子Oct4、Sox2、Klf4和C-Myc转入小鼠的成纤维细胞后就可以使成纤维细胞具有类似于ES细胞的多能性，并将这种细胞称为“诱导多能干细胞”(induced pluripotent stem cells，iPS)(Takahashi and Yamanaka，2006)。但是这一方法的效率很低，约0.01％-0.1％。多年的