干细胞诺亚方舟

由来自德国明斯特马克斯·普朗克分子生物医学研究所的HansSchöler和SergiyVelychko领导的国际科学家团队构建了一个重编程因子——super-Sox——它与另一个因子——Oct4的合作能力增强，从而显着增强了重新编程过程。

研究人员利用super-Sox，高效地从人类和其他物种(如小鼠、食蟹猴、牛和猪)中产生了高质量的诱导多能干细胞。

Super-Sox揭示了Sox2/Oct4二聚体在多能干细胞发育潜力中的关键作用。该技术为细胞替代疗法和移植器官生长开辟了新的可能性，并为更多意想不到的应用开辟了途径，例如保护濒危物种。

2006年，ShinyaYamanaka和他的团队首次仅使用Oct4、Sox2、Klf4和cMyc四种转录因子将小鼠体细胞恢复为多能细胞。这些细胞可以再次出现身体的所有细胞类型，被称为诱导多能干细胞。

一年后，同样的因子被用来重新编程人类细胞。山中伸弥因这项工作与约翰·格登爵士一起获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖。

Sox2的结合能力不够强

Oct4和Sox2作为一对结合DNA(称为二聚体)，并共同诱导和维持多能性。但在“传统”重编程混合物中，Sox2与Oct4的合作不够强，无法实现完全的表观遗传重置，导致猴子和牲畜物种无法完全生成iPS细胞，或者导致小鼠产生低质量的iPS细胞和人类。Sox17也可以与Oct4合作，但在不同的DNA序列上合作，这些序列不控制多能基因，使得Sox17不适合重编程。

然后，研究人员通过将与Oct4结合的关键元素从Sox17交换到Sox2，产生了一种人工Sox变体。“我创建并测试了数十个Sox2-Sox17嵌合因子，”SergiyVelychko说。作为明斯特马克斯·普朗克研究所的博士后，他是这项研究的推动力和主要联系人。现在，他在美国哈佛医学院进行研究。“我发现单个残基交换增强了Sox2/Oct4二聚化。我们将最有效的嵌合Sox2-Sox17因子称为super-Sox。

“特别稳定的Sox2/Oct4二聚体可以更有效地驱动重编程，并产生具有更高发育潜力的iPS细胞，”Schöler继续说道。“Super-Sox不仅有助于生成新的高质量诱导多能干细胞;它还可以通过额外的简短重编程步骤提高不同物种中现有多能干细胞的发育潜力，”Velychko说。“我们第一次可以毫不费力地(即不到一周)生产出具有如此发育能力的iPS细胞，以至于它们可以轻松地产生完整的活体动物。”

该系统的优点之一是可以使用不改变细胞DNA的方法，例如使用RNA进行重编程。这为移植提供了非常合适的起始材料。它还减少了对人类胚胎干细胞的需求，这应该会减少伦理问题，”舍勒说。

其他物种的细胞重编程

另一个主要优点是该系统可以应用于各种哺乳动物的体细胞。除了人类和小鼠细胞外，猪、牛和猴子的细胞也被重新编程为诱导多能干细胞。Sox2/Oct4二聚体在多能性中的核心作用似乎在所有哺乳动物中都是保守的。Super-Sox对于重新编程耐药体细胞类型特别有用，例如来自老年患者的皮肤细胞，”Velychko说。

“这样一个优秀的重编程系统提供了广泛的可能的具有社会重要性的应用：例如，来自脐带库的血液可以被重编程为诱导多能干细胞，就像日本已经用原始鸡尾酒所做的那样，”舍勒说。人类诱导多能干细胞的临床干细胞档案将是用于移植的细胞极其有用的储存库。一方面，脐带血的DNA质量非常高，另一方面，人体的排斥反应也会明显降低。“建立这样一个干细胞档案馆是一项重大努力，但这将是一项伟大的欧洲举措。我可以想象，不仅诱导多能干细胞，而且最重要的是源自它们的身体干细胞可以集中存储并从那里发送到有要求的诊所，”舍勒说。

此外，该方法将允许从濒临灭绝的动物中产生高质量的诱导多能干细胞，这些干细胞可以被保存并可能用于帮助保护这些物种。“这将是一种干细胞诺亚方舟，”舍勒解释道，并补充道：“在这方面，许多问题仍然悬而未决，需要良好的跨学科合作，以有效、安全地将这项工作创造的可能性转化为实践。”

由来自德国明斯特马克斯·普朗克分子生物医学研究所的HansSchöler和SergiyVelychko领导的国际科学家团队构建了一个重编程因子——super-Sox——它与另一个因子——Oct4的合作能力增强，从而显着增强了重新编程过程。

研究人员利用super-Sox，高效地从人类和其他物种(如小鼠、食蟹猴、牛和猪)中产生了高质量的诱导多能干细胞。

Super-Sox揭示了Sox2/Oct4二聚体在多能干细胞发育潜力中的关键作用。该技术为细胞替代疗法和移植器官生长开辟了新的可能性，并为更多意想不到的应用开辟了途径，例如保护濒危物种。

2006年，ShinyaYamanaka和他的团队首次仅使用Oct4、Sox2、Klf4和cMyc四种转录因子将小鼠体细胞恢复为多能细胞。这些细胞可以再次出现身体的所有细胞类型，被称为诱导多能干细胞。

一年后，同样的因子被用来重新编程人类细胞。山中伸弥因这项工作与约翰·格登爵士一起获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖。

Sox2的结合能力不够强

Oct4和Sox2作为一对结合DNA(称为二聚体)，并共同诱导和维持多能性。但在“传统”重编程混合物中，Sox2与Oct4的合作不够强，无法实现完全的表观遗传重置，导致猴子和牲畜物种无法完全生成iPS细胞，或者导致小鼠产生低质量的iPS细胞和人类。Sox17也可以与Oct4合作，但在不同的DNA序列上合作，这些序列不控制多能基因，使得Sox17不适合重编程。

然后，研究人员通过将与Oct4结合的关键元素从Sox17交换到Sox2，产生了一种人工Sox变体。“我创建并测试了数十个Sox2-Sox17嵌合因子，”SergiyVelychko说。作为明斯特马克斯·普朗克研究所的博士后，他是这项研究的推动力和主要联系人。现在，他在美国哈佛医学院进行研究。“我发现单个残基交换增强了Sox2/Oct4二聚化。我们将最有效的嵌合Sox2-Sox17因子称为super-Sox。

“特别稳定的Sox2/Oct4二聚体可以更有效地驱动重编程，并产生具有更高发育潜力的iPS细胞，”Schöler继续说道。“Super-Sox不仅有助于生成新的高质量诱导多能干细胞;它还可以通过额外的简短重编程步骤提高不同物种中现有多能干细胞的发育潜力，”Velychko说。“我们第一次可以毫不费力地(即不到一周)生产出具有如此发育能力的iPS细胞，以至于它们可以轻松地产生完整的活体动物。”

该系统的优点之一是可以使用不改变细胞DNA的方法，例如使用RNA进行重编程。这为移植提供了非常合适的起始材料。它还减少了对人类胚胎干细胞的需求，这应该会减少伦理问题，”舍勒说。

其他物种的细胞重编程

另一个主要优点是该系统可以应用于各种哺乳动物的体细胞。除了人类和小鼠细胞外，猪、牛和猴子的细胞也被重新编程为诱导多能干细胞。Sox2/Oct4二聚体在多能性中的核心作用似乎在所有哺乳动物中都是保守的。Super-Sox对于重新编程耐药体细胞类型特别有用，例如来自老年患者的皮肤细胞，”Velychko说。

“这样一个优秀的重编程系统提供了广泛的可能的具有社会重要性的应用：例如，来自脐带库的血液可以被重编程为诱导多能干细胞，就像日本已经用原始鸡尾酒所做的那样，”舍勒说。人类诱导多能干细胞的临床干细胞档案将是用于移植的细胞极其有用的储存库。一方面，脐带血的DNA质量非常高，另一方面，人体的排斥反应也会明显降低。“建立这样一个干细胞档案馆是一项重大努力，但这将是一项伟大的欧洲举措。我可以想象，不仅诱导多能干细胞，而且最重要的是源自它们的身体干细胞可以集中存储并从那里发送到有要求的诊所，”舍勒说。

此外，该方法将允许从濒临灭绝的动物中产生高质量的诱导多能干细胞，这些干细胞可以被保存并可能用于帮助保护这些物种。“这将是一种干细胞诺亚方舟，”舍勒解释道，并补充道：“在这方面，许多问题仍然悬而未决，需要良好的跨学科合作，以有效、安全地将这项工作创造的可能性转化为实践。”