使用導致的 CRISPR 導致的 Pluripotent 乾細胞

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

導致的 pluripotent 乾細胞如何與胚胎乾細胞有所不同? 是用的產物導致了什麼方法 pluripotent 乾細胞從前?

根據細胞功能或細胞潛在,導致的 pluripotent 乾細胞與胚胎乾細胞是相同的。 那確實是做導致的 pluripotent 乾細胞的目標。

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導致的 pluripotent 乾細胞分子和功能屬性與胚胎乾細胞是相同的,但是導致的 pluripotent 乾細胞從體細胞派生。

這些體細胞可以與成人組織查出例如皮膚、血液或者其他容易訪問的組織,但是胚胎乾細胞在開發中可能從一個胚胎只派生在一個特定階段; 所謂的 blastocyst 階段。

因為典型地毀壞這個胚胎為了查出乾細胞,使用胚細胞是有爭議的。 所以導致的 pluripotent 乾細胞成為乾細胞的單一來源許多研究員的。 他們有同樣分子和功能屬性,但是與胚胎乾細胞有所不同由他們的來源。

科學家面對什麼挑戰當談到與乾細胞一起使用? 為什麼是重要的新的方法被開發?

導致的 pluripotent 乾細胞首先是通過 overexpressing 在體細胞的四個副本系數生成的。 這些副本系數外生地被提供到體細胞,他們重編程序這個細胞成為 pluripotent 乾細胞。

那是山中和他的小組開發的原始方法,幾年前獲得一次諾貝爾獎。 它是當前用於生成各種各樣的應用的導致的 pluripotent 乾細胞的一個非常強大的技術。

然而,有生成的導致的 pluripotent 乾細胞一個不同的方法可能提供新的好處。 所以,從在一個十年的導致的 pluripotent 乾細胞的原始發現上前,乾細胞領域的研究員設法在開發新的方法生成同一個細胞類型識別和從事。

我認為這是可靠對於所有新技術,任何特定技術將有一定限制,并且人們一定永遠將要改進或識別新的方法做同一個產品或同一材料。 在這種情況下,人們嘗試做同一種細胞。

有一個不同的方法可能解決一定限制與早先方法相關,并且可能提供某些好處根據治療甚至非治療的應用。

請请概述您的介入乾細胞的最近研究。

我們的最新的發現介入重新設計這個 CRISPR-Cas9 系統,并且使用它創建導致了 pluripotent 乾細胞。

正如您所知, CRISPR 原來地被設計編輯一個特定基因或脫氧核糖核酸順序。

對於此, CRISPR 系統有二個主要元件。 一个是指南核糖核酸,用於找出一個特定順序這條染色體,并且其他是用於的酵素削減脫氧核糖核酸的目標區域。

在我們的實驗,我們維護了 Cas9 或者 CRISPR 染色體本地化功能,但是撤銷了脫氧核糖核酸剪切功能。 在那頂部,我們熔化了與 Cas9 蛋白質的一個 transcriptional 啟動系數,以便我們能在一個特定基因組地點激活副本。

這意味著而不是引入四個重編程序的系數到這次體細胞,我們使用 CRISPR 啟動系統在一個特定所在地激活副本為了導致重編程序到乾細胞表現型。

為什麼是使用 CRISPR 在乾細胞研究這樣推進?

我們的研究生成了一定數量新的發現或預付款。 首先,我們使用 CRISPR 在一個特定基因組地點導致 transcriptional 啟動。 這是功能上不同的比提供重編程序的系數到這個細胞。

此新的方法是否甚而將運作,并且什麼此新的方法基礎結構以前是未知的。 因此,我們首先下決心估計這是否是甚而可能的,并且什麼這個結構是在此功能上不同的進程後。

那是一類查找,一飛躍在我們的研究中。 我們證明,使用 CRISPR 重編程序體細胞是可能的并且開始定義在此進程後的方法。

其次,此方法可能提供導致的導致的 pluripotent 乾細胞不同的安全輪廓,表達早先關心與引入相關重編程序的系數致癌力外生。

最後,此方法可以更加容易地或容易地適應活體內基因重編程序,其中您能使用唯一基因送貨系統達到多基因的啟動。

用於的基因重編程序細胞使用傳統方法可以是相當大的,意味使用一個唯一向量是不可能的。 一個唯一向量不包含全部四個基因也不可能用細胞表示全部四個基因。

而不是介紹基因, CRISPR 系統使用指南核糖核酸的一個更短的區域找出和激活目標基因的副本。 您能容易地適應五,在一個唯一向量的十個或更多基因。 那是與此系統的一個主要技術區別。

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什麼是使用 CRISPR 的限制導致導致的 pluripotent 乾細胞?

生成使用原始方法的導致的 pluripotent 乾細胞的限制是細胞的安全輪廓。

傳統途徑體壁重編程序,其中四個基因外生地被傳送到一個被區分的細胞可能生成致腫瘤的細胞。 認為歸結於外部基因的持續時間在導致的 pluripotent 乾細胞的。

並且,重編程序使用原始方法可能是未完成的,留出一些體細胞外成內存。 那確實是一個重編程序的效率問題。

我們在我們的最新的研究使用的結構是非常不同的。 我們仍然是在分析使用 CRISPR 系統的此修改版本被生成的細胞安全性和效率過程中。 假使這個情況我們的方法不介紹那些外部重編程序的基因,我們激活基因而不是提供這個細胞以外部基因的一個副本或多個副本。

這意味著我們沒有安全性關心和一樣前面,因為我們不提供細胞以外部致瘤的重編程序的系數。 反而,我們激活已經是存在這個細胞基因的副本。

我們保持完全地分析這樣導致的導致的 pluripotent 乾細胞屬性。 每個途徑將有其自己的利弊,但是有一個不同的方法將是相當有用的根據解決早先限制。

將來,您是否是否認為導致的 pluripotent 乾細胞定期地用於研究和處理?

導致的 pluripotent 乾細胞 (iPSCs)已經定期地用於不同的研究應用。 目前, iPSC 派生的細胞類型在臨床研究的範圍被測試,因此新的方法或提前在這個域將允許應用的一個更加了不起的編號,在研究和治療學方面。

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什麼應用有沒有為在研究和處理的導致的 pluripotent 乾細胞? 它將提供什麼選項給患者?

導致的 pluripotent 乾細胞的主要應用 (iPSCs)是二倍的。 一使用導致的 pluripotent 乾細胞開發人力疾病模型系統,可以用於更好瞭解人力疾病和開發新的處理。

導致的 pluripotent 乾細胞,因為它是對待人力疾病,不可能使用。 必須區分他們到為療法將使用的特定細胞類型。

那麼另一個好處使用被區分到組織特定細胞類型對待疾病或傷害那些組織特定細胞輸入我們自己的機體丟失的 iPSCs。 例如,人們為對待眼睛的疾病已經測試 pluripotent 詞根細胞派生的細胞,胰腺。

iPSCs 可能在將來使用的示例是當前使用胚胎乾細胞派生的乾細胞開發類型處理的 beta 細胞我糖尿病的試算。 再次,因為 iPSCs 與胚胎乾細胞是相同的根據分子和功能屬性,是可以想像的可能使用 iPSC 派生的胰臟 beta 細胞。

幾家公司任一個胚胎乾細胞或 iPSC 派生的多巴胺神經元為心力衰竭的帕金森病和心肌細胞做準備。

您認為什麼乾細胞研究的將來的暫掛?

我認為我們仍然是在乾細胞研究的相當早期。 飛躍在過去十年意味著我們可以相當容易地現在開發我們自己的 pluripotent 乾細胞,并且區分那些細胞到各種各樣的組織和機構特定細胞類型。

使用乾細胞設計,我們可以甚而使用我們的工程途徑修建特定組織和機構,允許我們開發一好瞭解人力疾病。 並且,如同我以前提及,我們現在看見其中一些乾細胞派生的特定細胞類型輸入臨床研究。

在以後 10 到 20 年,我們一定將看到乾細胞的不同的應用展開在研究和在療法。 我希望使用從導致的 pluripotent 乾細胞派生的被區分的細胞類型的再生醫學將用於對待許多不同的疾病和傷害。

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關於 Sheng 丁博士

丁博士是一位高級調查員在心血管疾病和教授旅行提包學院配藥化學的部門的在加州大學舊金山 (UCSF)。

丁博士作早期工作在發展,并且創新化學製品的應用處理對乾細胞生物和重新生成。 他的工作著重發現和分析可能控制多種細胞命運并且發揮作用,包括乾細胞維護、啟動,分化和重編程序以多種發展階段和組織的新穎的小的分子。

丁博士是幾個專業組的成員,包括美國化學會、美國社團細胞生物學的和國際社團乾細胞研究的。 他得到了各種各樣的榮譽稱號,包括被命名 2009年的高級五個人之一由科學家