干细胞维生素增强剂

维生素C增加诱导干细胞的产生

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继2007年将人类成人细胞转化为干细胞的方法这一激动人心的发现之后,随之而来的是实际尝试提高这种转化效率的挫败感。在创建诱导多能干细胞(iPS细胞)的过程中,科学家通常只能使人类成纤维细胞(皮肤细胞)样本的0.01%发生改变。

由中国广州生物医药与健康研究院的裴端卿领导的一个研究小组发现,一种简单的化学物质可以将效率提高100倍——即维生素C。

研究人员可以通过将基因或蛋白质引入成人细胞(通常使用病毒)来触发向iPS细胞的转化。一旦细胞变成多能细胞,它们就具有发育成体内任何细胞的能力,从而为修复受损器官和治疗疾病带来了希望。但是科学家们尚未找到理想的配方。“这是一项全球性的努力,旨在提高效率,并使之更实用,以便科学界更广泛地参与,”裴说。


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在他们的努力中,裴和他的团队首先意识到,诱导细胞变成多能性的因素正在导致细胞产生称为活性氧(ROS)的自由基。“高水平的ROS对成纤维细胞绝对非常不利,”裴指出,因为它会加速细胞死亡。为了对抗ROS,裴的团队在细胞的生长培养基中测试了各种抗氧化化学物质。通过对小鼠细胞进行实验,该小组发现,含有维生素C的培养皿比不含维生素C的培养皿多出30%的小鼠细胞,这表明抗氧化剂有助于抵御衰老的影响。

令人惊讶的是,维生素C不仅帮助细胞存活,而且还增强了它们向多能性的发展。14天后,当细胞开始完全变成多能细胞时,用维生素C培养的小鼠细胞中有10%到20%表达了与多能性相关的基因,而没有维生素C培养的菌落中只有0.1%到0.2%。该小组在人类成纤维细胞重编程中也看到了类似的改进,其中抗坏血酸将转化率从0.01%提高到1%。

研究人员在12月24日的《细胞-干细胞》杂志上发表了他们的发现,他们还测试了其他抗氧化剂,但没有一种能像维生素C那样促进多能性的发展。这让裴相信,除了抗坏血酸的抗氧化特性外,还有一种尚未知的机制在起作用。尽管还需要更详细的分析,但存在维生素C似乎不会引入负面的细胞变化。

“总的来说,我认为这是一个相当令人印象深刻的进展,”哈佛医学院分子神经生物学实验室主任金光洙评论道。尽管1%看起来效率不高,但可能足以显著推动该领域的发展。“我们不需要产生50%的细胞,”金说,“只要我们能够可重复地产生足够数量的iPS细胞系。”

Carina Storrs是纽约市的一名自由撰稿人。普利策危机报道中心为这个故事提供了旅行支持,该故事最初发表在《自然》杂志上。

更多作者:Carina Storrs
大众科学杂志第302卷第3期本文最初以“干细胞维生素增强剂”为标题发表于《大众科学》杂志第302卷第3期(
doi:10.1038/scientificamerican032010-3Md95PrG7w9nE1KU4jxEkD
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