Sci Rep：利用“两部系统”就能够成功将干细胞转化成为任何一种你想要的细胞！

来源：作者：人气：-发表时间：2017-06-07 09:02:00【大中小】

当使用胚胎干细胞或成体干细胞时，研究人员并不清楚是否能够驱动万能细胞（master cells）转变成为想要的靶向细胞，并且对其进行完美制造；如今一项刊登在国际杂志Scientific Reports上的研究报告中，来自宾夕法尼亚州立大学的研究人员通过研究开发了一种新型的两部系统（a two-part system），该系统能够将细胞转化成为靶向细胞，随后还能够移除细胞转化过程中的残留物，最终只留下研究人员想要的DNA。

两部系统能够将细胞转化成为靶向细胞
图片来源：Laura Randolph, Penn State

研究者Xiaojun Lian教授指出，利用人类多能干细胞进行研究所面临的困难就是我们无法直接利用这些细胞进行研究，这些细胞是功能性的细胞类型，如果一个人患上了心脏病，那么其非常需要这种类型的细胞来进行心脏壁的修复。正常情况下，通过成体和胚胎细胞诱导产生的多能干细胞会接受一定的化学信号从一种干细胞转变成为具有功能性的细胞，在人类机体中，多能干细胞能够转化成为任何一种类型的细胞；然而，这种自然的细胞改变仅仅是DNA所触发控制的一系列过程中的一部分，过去研究人员将DNA插入到多能干细胞中促进其转化，但往往会剩下插入的DNA残留物。

本文研究中，研究人员并没有掺入“告诉”细胞发生转化的DNA片段，但当利用蓝光照明时，DNA就能够促进细胞发绿光，因此这种标志物就能够帮助研究人员观察到掺入到细胞中的DNA质粒，质粒是一种环状DNA，其包含功能性的DNA片段，能够控制细胞中基因的表达。

研究者Lauren N. Randolph博士说道，我们想通过深入研究探索开启转化开始或关闭的“极限”，同时我们还希望开发出新方法来控制细胞转化后DNA的表达水平以及如何对DNA进行移除；此前研究者所开发的方法能够掺入合适的DNA来开启细胞的转化过程，但并不能完全移除所插入的DNA。这项研究中，研究人员利用了一种新型系统（Tet-On 3G inducible PiggyBac），该系统能够完成名为XLone的质粒的插入、激活以及移除等过程，该系统的PiggyBac部分包括了将DNA插入细胞DNA的过程，而Tet-On 3G部分则包括了必要的信号信息，同时这种新型系统还能够使得细胞对多西环素更加敏感，多西环素是一种能够开启细胞发生转化的药物。

研究者Lian说道，我们利用大量多个拷贝的质粒来增加其进入细胞的可能性，同时还检测了其是否能够按照预期来发挥作用；如果仅有一个或少量的质粒被插入到了细胞中，新的DNA就会被沉默，插入多个质粒就能够确保至少有一个发挥作用；研究人员所开发的新型系统能够确保不会发生任何表达泄露（leakage expression），此外这种技术的第二个优势还在于，一旦细胞被“再制造”成为心脏细胞或神经细胞，质粒就会从细胞中被移除，而且在没有任何质粒系统残留物的前提下细胞还会继续进行制造过程。

目前研究人员希望通过更为深入的研究来理解并且研究人类干细胞中基因的功能，以及如何定向进行细胞分化，最终研究者们希望能够开发出基于细胞的新型疗法来帮助治疗一系列退行性疾病。

参考文献

An all-in-one, Tet-On 3G inducible PiggyBac system for human pluripotent stem cells and derivatives.