研究人员使用CRISPR基因组激活创建了第一个干细胞

在科学上,格拉德斯通研究所的研究人员通过使用CRISPR技术激活细胞中的特定基因,将小鼠皮肤细胞转化为干细胞。这种创新方法提供了一种可能更简单的技术来生产有价值的细胞类型,并为细胞重编程过程提供重要的见解。

“这是制造诱导多能干细胞的一种新方法,与以前创造的多能干细胞根本不同,”格拉德斯通高级研究员,着名博士丁丁博士说。“在研究开始时,我们认为这不会起作用,但我们想至少尝试回答这个问题:你能不能通过解锁基因组的特定位置重新编程细胞?答案是肯定的。 “

多能干细胞几乎可以转化为体内的任何细胞类型。因此,它们是目前无法治愈的疾病的关键治疗资源,例如心力衰竭,帕金森病和失明。它们还提供了研究疾病的优秀模型和在人体细胞中测试新药的重要工具。

2006年,Gladstone高级研究员Shinya Yamanaka博士发现,他可以通过用四种关键蛋白处理普通皮肤细胞来制造干细胞 - 称为诱导多能干细胞(iPSCs)。这些称为转录因子的蛋白质通过改变细胞中表达的基因,关闭与皮肤细胞相关的基因并开启与干细胞相关的基因起作用。

在这项工作的基础上,丁先生和其他人先前创造了不具有转录因子的iPSC,而是通过向细胞添加化学物质混合物。发表在Cell Stem Cell上的最新研究提供了第三种方法,通过使用CRISPR基因调控技术直接操纵细胞的基因组,将皮肤细胞转变为干细胞。

“当科学家遇到一种方法遇到挑战或困难时,有不同的选择来制作iPSC会很有用,”丁先生说,他也是旧金山加利福尼亚大学的药物化学教授。“我们的方法可以创建一种更简单的方法来创建iPSC,或者可以用来直接将皮肤细胞重新编程为其他细胞类型,如心脏细胞或脑细胞。”

CRISPR是一种功能强大的工具,可以通过靶向独特的DNA序列来精确操纵基因组。然后,该DNA序列被永久删除或替换,或暂时打开或关闭。

丁的团队针对两种基因,这些基因仅在干细胞中表达,并且已知是多能性的组成部分:Sox2和Oct4。与转录因子一样,这些基因可以打开其他干细胞基因并关闭与不同细胞类型相关的基因。

研究人员发现,使用CRISPR,他们可以激活Sox2或Oct4来重编程细胞。事实上,他们表明,靶向基因组上的单个位置足以触发导致将细胞重编程为iPSC的天然连锁反应。

为了比较,通常使用四种转录因子来使用原始方法产生iPSC。更重要的是,一个转录因子通常靶向细胞中数千个基因组位置并改变每个位置的基因表达。

“调整一个网站足够的事实是非常令人惊讶的,”丁说。“现在,我们想要了解整个过程如何从一个位置传播到整个基因组。”