誘導された Pluripotent の幹細胞を作り出す CRISPR を使用して

Thought LeadersDr. Sheng DingSenior Investigator, Gladstone InstitutesProfessor of Pharmaceutical Chemistry, UCSFAn interview with Dr. Sheng Ding, PhD, conducted by Kate Anderton, BSc

誘導された pluripotent 幹細胞はどのように萌芽期の幹細胞と異なりますか。 使用された農産物はどんな方法あって以前 pluripotent 幹細胞を誘導しましたか。

セル機能またはセル潜在性の点では、誘導された pluripotent 幹細胞は萌芽期の幹細胞と同一です。 それは実際に誘導された pluripotent 幹細胞の作成の目的です。

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誘導された pluripotent 幹細胞の分子および機能特性は萌芽期の幹細胞と同一ですが、誘導された pluripotent 幹細胞は体細胞から得られます。

これらの体細胞は皮、血または他のどの簡単にアクセスできるティッシュのような大人のティッシュからも隔離することができます萌芽期の幹細胞は開発の特定の段階の胚からしか得ることができません; いわゆる blastocyst の段階。

胚細胞の使用は幹細胞を隔離するために胚が普通破壊されるので、論争の的になります。 そういうわけで誘導された pluripotent 幹細胞は多くの研究者のための幹細胞の唯一の供給源になりました。 彼らに同じ分子および機能特性がありますが、萌芽期の幹細胞と彼らのソースによって異なります。

科学者はどんな挑戦に幹細胞を使用に関しては直面しますか。 新しい方法が開発されることはなぜ重要ですか。

誘導された pluripotent 幹細胞は体細胞の 4 つのトランスクリプション要因を overexpressing によって最初に生成されました。 これらのトランスクリプション要因は pluripotent 幹細胞になるためにセルをプログラムし直す体細胞に外生的に提供されます。

それは前にノーベル賞に数年勝った彼のチーム開発した元の方法でしたおよび山中町が。 広い応用範囲のための誘導された pluripotent 幹細胞を生成するのに現在使用されているのは非常に強力な技術です。

ただし、誘導された pluripotent 幹細胞を生成するための異った方法を持っていることは新しい利点があるかもしれません。 そういうわけで、前にディケイドにわたる誘導された pluripotent 幹細胞の元の発見以来、幹細胞フィールドの研究者はずっと同じセルタイプを生成するために新しい方法の開発に識別し、取り組むことを試みています。

私はこれがあらゆる新技術にあてはまることを考えます、ある特定の技術に一定の制限があり、人々は確かに同じ製品か同じ材料を作るために新しい方法を改善するか、または識別し常にたいと思います。 この場合、人々はセルの同じタイプをするように試みています。

異った方法を前の方法と関連付けられる一定の制限をアドレス指定し、治療上また更に非治療上のアプリケーションの点ではある特定の利点があるかもしれません持っていることは。

幹細胞を含む最近の研究の輪郭を描いて下さい。

私達の最新の発見は CRISPR-Cas9 システムを設計し直すことを含み、それを使用することは作成するのに pluripotent 幹細胞を誘導しました。

確認するかもしれないように特定の遺伝子か DNA シーケンスを編集するように CRISPR は最初に設計されていました。

これのために、 CRISPR システムに 2 つの主要コンポーネントがあります。 1 つはゲノムで特定のシーケンスを見つけるのに使用されている他は DNA のターゲット領域を切るのに使用される酵素ですガイドの RNA であり。

私達の実験では、私達は Cas9、または CRISPR のゲノムのローカリゼーション機能を維持しましたが、 DNA の切断機能を非アクティブにしました。 それの上に、私達は私達が特定の genomic 位置でトランスクリプションを作動できるのは Cas9 蛋白質との transcriptional アクティブ化の要因を溶かしたからです。

これは体細胞に 4 つのプログラムし直す要因をもたらすかわりに、特定の位置でトランスクリプションを作動するのに幹細胞の表現型ことをにプログラムし直を誘導するために私達が CRISPR のアクティブ化システムを使用していたことを意味しました。

そのような進歩はなぜありま CRISPR を幹細胞の研究で使用しますか。

私達の調査はいくつかの新しい調査結果か前進を生成しました。 初めに、私達は特定の genomic 位置で transcriptional アクティブ化を誘導するのに CRISPR を使用しました。 これはセルにプログラムし直す要因の提供と根本的に違いがあります。

かどうかこの新しい方法はこの新しい方法の根本的なメカニズムが前に未知だった何および働く。 従って、私達はこれが可能だったかどうかメカニズムがこの根本的に違いがあるプロセスの後ろにである何査定するために最初に着手し。

それは 1 つの見つけ種類のの私達の調査の 1 の大きな進展見つけることです。 私達は体細胞をプログラムし直すのに CRISPR を使用することは可能だった証明し、とこのプロセスの後ろの方法を定義し始めました。

2 番目に、この方法は誘導された pluripotent 幹細胞をプログラムし直す要因を外生的にもたらすことの発癌性と関連付けられる前の心配をアドレス指定する作り出すための別の安全プロフィールを提供するかもしれません。

最後に、この方法は多重遺伝子のアクティブ化を達成するのに単一の遺伝子の投射手段使用できるところに、生体内に遺伝にプログラムし直すことのより容易にまたは容易に適応するためにことができます。

従来の方法を使用してセルをプログラムし直すのに使用される遺伝子が単一のベクトルの使用が不可能であることを意味しますかなり大きい場合もありま。 単一のベクトルは 4 つの遺伝子をすべて取囲むことができませんし、セルに 4 つの遺伝子をすべて表現できません。

遺伝子を導入するかわりに、 CRISPR システムはターゲット遺伝子のトランスクリプションを見つけ、作動するのにガイドの RNA の大いにより短い領域を使用します。 単一のベクトルの 10 容易に 5 を取り扱うことができますまたはより多くの遺伝子。 それはこのシステムとの主要な技術的な相違です。

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誘導された pluripotent 幹細胞を作り出すのに CRISPR の使用の限定は何ですか。

元の方法を使用して誘導された pluripotent 幹細胞の生成の限定はセルの安全プロフィールでした。

4 つの遺伝子が区別されたセルに外生的に渡されるところで体性にプログラムし直すことの従来のアプローチは、 tumorigenic セルを生成するかもしれません。 誘導された pluripotent 幹細胞の外国の遺伝子の持続が原因であることを考えます。

また、元の方法を使用してプログラムし直すことは不完全かもしれ体細胞に後成のメモリを残します。 それは実際にプログラムし直す効率問題です。

私達が私達の最新の調査で使用したメカニズムは非常に異なっていました。 私達は CRISPR システムのこの修正バージョンを使用して生成されるセルの安全そして効率を特徴付けることの過程においてまだあります。 私達の方法がそれらの外国のプログラムし直す遺伝子を導入しないという事実を与えられて、私達によっては作動しまセルに外国の遺伝子の複本を与えますよりもむしろ遺伝子が。

これは私達が外国の oncogenic プログラムし直す要因をセルに与えないので私達が同じ安全心配をの前にと持っていないことを意味します。 その代り、私達によっては既にセルにある遺伝子のトランスクリプションが作動します。

私達は完全にこのように作り出される誘導された pluripotent 幹細胞の特性を特徴付けることを残ります。 各アプローチに自身の賛否両論があります、別の方法を持っていることは前の限定の克服の点ではかなり有用です。

将来、研究および処置で誘導された pluripotent 幹細胞を定期的に使用されます考えますか。

誘導された pluripotent 幹細胞は (iPSCs)異なった研究アプリケーションで既に定期的に使用されます。 現在、 iPSC 得られたセルタイプは臨床調査の範囲でテストされています、従って新しい方法は研究および therapeutics の両方アプリケーションの大きい番号をまたはフィールドで進められて、可能にします。

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どんなアプリケーション研究および処置の誘導された pluripotent 幹細胞のためですか。 それはどんなオプションを患者に提供しますか。

誘導された pluripotent 幹細胞の主要なアプリケーションは (iPSCs)二重です。 1 つはよりよく人間の病気を理解し、新しい処置を開発するのに使用することができる人間の病気のモデルシステムを開発するのに誘導された pluripotent 幹細胞を使用しています。

誘導された pluripotent 幹細胞はそれが人間の病気を扱うことであるので使用することができません。 それらは療法に使用するべき特定のセルタイプに区別されなければなりません。

そう別の利点は病気を扱うためにティッシュ特定のセルタイプに区別されるか、またはそれらのティッシュ特定のセルが私達の打ち込む傷害が自身のボディ失われた iPSCs を使用しています。 例えば、人々は目の病気、膵臓を扱うために既に pluripotent 茎によってセル得られるセルをテストしています。

iPSCs が将来使用されるかもしれない例はタイプ I の糖尿病の処置のためのベータセルを開発するのに現在萌芽期の幹細胞の得られた幹細胞を使用している試験です。 再度 iPSCs が分子および機能特性の点では萌芽期の幹細胞と同一であるので、それは iPSC 得られた膵臓のベータセルが代りに使用できること考えられます。

何人かの会社はパーキンソン病のために萌芽期の幹細胞か iPSC 得られたドーパミンニューロンおよび心不全のために心臓筋肉細胞を準備しています。

何幹細胞の研究のための未来の把握を考えますか。

私は私達が幹細胞の研究のかなり初期にまだあることを考えます。 私達が今私達の自身の pluripotent 幹細胞をかなり容易に開発してもいいこと最後のディケイドの平均上の大きな進展はいろいろなティッシュおよび器官特定のセルタイプにそれらのセルを区別し。

私達は特定のティッシュおよび器官を組み立てるのに私達の工学アプローチを使用してもいく幹細胞モデルを使用して人間の病気の大いによりよく理解を開発することを私達を許可します。 また私が前に述べたように、私達は今それらの幹細胞の得られた特定のセルタイプの一部が臨床調査を入力することを見ています。

次の 10 から 20 年では、私達は確かに研究と療法の幹細胞の異なったアプリケーションの爆発を見ます。 私は多くの異なった病気および傷害を扱うのに誘導された pluripotent 幹細胞から得られた区別されたセルタイプを使用して再生薬が使用されること有望です。

読取装置はどこでより多くの情報を見つけることができますか。

先生について Sheng 丁

丁先生はサンフランシスコ (UCSF) カリフォルニア大学に薬剤化学の部門の心循環器疾患そして教授の旅行かばんの協会に年長の調査官です。

丁先生は開発を開拓し、革新的な化学薬品のアプリケーションは幹細胞の生物学および再生に近づきます。 彼の作業はさまざまなセル運命を制御でき、さまざまな進化の段階およびティッシュで幹細胞の維持、アクティブ化、微分そしてプログラムし直すことを含んで、作用する新しく小さい分子を検出し、特徴付け、に焦点を合わせました。

丁先生は細胞生物学のためのアメリカ化学会、アメリカの社会および幹細胞の研究のための国際的な社会を含む何人かの専門のグループのメンバー、です。 彼は 1 つ科学者によって指名 2009 年の上の 5 人のを含むいろいろな名誉を、受け取りました。