细胞的研究进展Word文档格式.docx

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此研究是2012年底发表的另一项实证性研究的后续。

去年年底的那项研究表明，重新编程过程导致的突变数量比先前预想的要少。

耶鲁大学的神经科学家弗罗拉·

瓦卡利诺（FloraVaccarino）及其同事利用高分辨率的DNA分析技术，对体细胞及其重编程后的iPS细胞的基因组进行了比较，结果发现，iPS细胞细胞中的大多数DNA突变在母细胞中就已经存在，而并非是在重新编程过程中出现的。

来自于加州大学圣迭戈分校的干细胞科学家徐阳（YangXu，音译）是2011年研究论文的合著者，他认为，新的研究成果并不能完全消除人们对于iPS细胞引发免疫反应的担忧。

徐阳指出，和临床应用中的细胞一样，这项最新研究中所使用的皮肤和骨髓细胞并非是由体外培养的iPS细胞发育而成。

研究者们将iPS细胞混入早期鼠胚胎中，以获得“嵌合型”胚胎。

此后，他们又利用胚胎发育为成鼠之后所获得的诱iPS细胞来产生皮肤和骨髓组织，以进行移植试验。

徐阳认为，有可能实验鼠在发育过程中就排斥了最具有免疫原性的细胞，这也就解释了为什么研究者在实验过程中仅观察到有限的免疫反应。

他表示，利用来自嵌合鼠的移植组织进行试验，使研究“存在缺陷”。

明尼苏达大学的临床医学家雅库布·

托拉尔（JakubTolar）表示，产生嵌合型胚胎是测试实验鼠iPS细胞的标准技术，但在体外培养分化细胞的难度要大得多。

托拉尔认为未来iPS细胞疗法所使用的人类细胞在作用方式上可能与鼠细胞相去甚远。

“这些研究很有用处，但这与在体外培养细胞是绝对不同的概念，”他说。

霍舍德林格相信，尽管从实验室到临床还有很多难题需要解决，但iPS细胞在细胞移植上的应用前景并不亚于胚胎干细胞。

相比个体细胞系在培养过程中的发育和分化差异，这两种干细胞之间的差别微不足道。

“根据这次从实验鼠身上所获得的相关数据，”他说，“我们认为，不管是从应用还是安全角度来看，iPS细胞都不逊色于胚胎干细胞。

”

二、编辑干细胞基因，唤醒人类自愈能力

MyEmily2011-10-2117:

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编辑人类基因序列，从而修正干细胞中的基因突变——这种方法结合了干细胞治疗和基因修正。

现在科学家在这方面取得了进展。

10月12日发表于《自然》的这项研究中，科学家第一次结合基因编辑技术，对病人自身诱导干细胞（inducedstemcell）的基因突变进行修正，修正了一个代谢性肝病患者细胞中的基因突变。

这一进展开辟了一条新的道路：

重新调整人自身的细胞，治愈遗传病，而不是靠器官移植或药物治疗。

胚胎干细胞和诱导多功能干细胞（iPScells）能转化为任意种类的细胞，它们有潜力转化成需要的细胞，治愈病症。

不过，它们也可能发生有害的变异。

首先，诱导多功能干细胞也和主人的其它细胞一样，有相同的基因缺陷，所以在利用它们时先要去除这些缺陷。

可是，移除可能做不到很精确；

现有的基因编辑方法可能产生癌症或其它不良副作用。

最近的基因编辑方法进展还不能用于干细胞。

要利用干细胞治疗疾病，必须先非常小心地利用基因编辑方法去除干细胞中不正确的基因序列，然后用正确的序列代替。

这是研究人员现在正在做的事情。

英国桑格研究所（WellcomeTrustSangerInstitute）和剑桥大学的研究者致力于研究一种基因突变，这个基因负责编码肝脏中的一种特定蛋白质。

这是个常见的突变，在欧洲血统人里每2000人中就有1个人具有；

同时这种突变结构简单，仅有一个基因转位。

研究小组取了患者的皮肤细胞，将其转变为诱导多功能干细胞。

然后，利用锌指核酸酶（zinc-fingernucleases，ZFNs）剪断基因突变位置的基因序列。

剪断基因序列后，研究人员利用PiggyBac（PB）转座子剪切粘贴遗传信息。

这样，人们就能修正基因的突变。

一旦修正了干细胞缺陷，研究团队随即将其诱导为肝脏细胞。

它们被移植到肝功能失调的小鼠体内。

研究人员说，这些细胞会修复肝脏功能。

刊物:

popsci网站，2011年10月13日

三、【2012诺贝尔奖】医学奖深度解读：

剥开粘合的细胞之书

诺贝尔医学奖，干细胞是什么细胞，干细胞有什么神奇的地方，

史军2012-10-0911:

43

图片来自：

。

在电影《终结者》中，有一个邪恶的液态机器人，它可以随意将身体划成水银一般纯纯的液体，在流过狭窄的窗缝之后，又可以再塑人性。

我不知道，这里面是不是隐含了编剧对人类形态的一种渴望。

人体能否重塑？

这是一个极具诱惑力的问题。

2012年的诺贝尔生理学或医学奖为这个问题添加了一个颇有亮色的注解。

从全能到专一

像其他动物一样，人体是从一个受精卵发育而来的。

也就是说，受精卵这个细胞可以幻化成各种形态的细胞，它所具有这种性质就是全能型。

不过细胞在分裂过程中逐渐有了自己明确的分工，这中间包括皮肤的表皮细胞、血液的红细胞、脑的神经细胞等等，200多种的不同种类的专门细胞。

细胞在分裂中逐渐趋于专门化的这种现象，在生物学上叫做“分化”。

就像一块刚刚从炼钢炉里出来的钢锭，它还有无限的可能性，但是一旦变成了不锈钢汤勺，或者桥梁的钢架，亦或是家家门口的那扇防盗门。

在这一刻所有的钢锭的形态都被定性了。

不过，纵使钢锭千变万化，它们的主要成分也是铁，它们的内心还是相同的。

细胞也是如此，即使已经发生了分化，细胞核内具有的遗传信息（基因）是不变化的。

但是不同细胞中工作的基因是不同的，而我们的人体有25000多个基因，究竟关闭那些，那还要视细胞功能而定。

有一个精妙的比喻，细胞所具有的DNA就像一本书，而分化的过程就像把书中的某些页用浆糊粘住，再也无法翻开。

当然了，皮肤细胞和骨细胞和“被粘贴的页码”是不同的。

全能干细胞的诱惑

比起已经分化的细胞，干细胞“这本没有被粘合书”显然有更大的吸引力。

有了这种万能的阅读书，我们就能轻松地修复损伤的机体，治疗因为神经外伤引发的瘫痪，获得治愈血友病所需要的血液细胞，甚至可以轻松地培养出急需的移植器官。

但是，翻开书页并不简单。

正如前文所说，干细胞在分化之后，各自的功能被相对固定了下来。

在分化后的细胞中发挥作用那种特定的基因组合主要是通过两种变化被固定下来。

一种变化是“组蛋白修饰”，另一种变化是“DNA的甲基化”。

这两种变化就像是粘贴书页的粘合剂。

要找到解除粘合剂的方法，还要将目光投向人体已有的干细胞。

从胚胎干细胞开始

卵细胞有一种“神奇”的能力，那就是让细胞初始化。

受精的过程就是一个最有利的证据，因为精子已经是高度分化的细胞，它们的DNA上面满是甲基化和组蛋白修饰的“粘合书页”。

但是一旦与卵子集合，所有的粘合剂就消失了。

实际上，能保持这种全能型的还不仅仅是受精卵。

在受精卵分裂6～7次时，会先形成一个具有100个左右细胞的细胞块，这些细胞都有转变成人体任何一种细胞的能力（只是不能发育成胎盘），这就是胚胎干细胞（ES细胞）。

1981年，英国的生物学家马丁•埃文斯博士领导的一个研究小组从小鼠的初期胚胎（胚盘胞）的内侧取下一些细胞，在反复尝试后找到了合适的条件，在试管中成功培养出了ES细胞。

这些细胞不仅能够无限增殖，还能够转变成除胎盘之外的任何一种小鼠细胞。

在1998年，美国威斯康星大学的詹姆斯•汤姆森教授终于又成功地制成了“人体的ES细胞”。

有了这种细胞，从理论上说，就有可能按照需要制造出人体任何一个部分的组织。

不过，看似美好的ES细胞事业，从一开始就注定要流产。

因为，它的来源是胚胎，从理论上讲这个胚胎完全可以在子宫中发育成人。

如果将这种细胞应用于临床，就有为了“救人而杀人”的问题出现。

于是，科学家们开始寻找新的途径，去寻找那些维持细胞全能性的因子。

剥开粘合的书页方法

可是要想在找到剥开书本的页码谈何容易。

山中伸弥从数据库中筛选出大约100个有可能在ES细胞中特别活跃的基因。

再经过近4年的紧张工作，从这100个基因中筛选出24个活跃的可能与细胞初始化有关的基因，并一次性将这24个候选基因全部导入成人的皮肤细胞中，结果梦寐以求的干细胞出现了。

此后，山中教授又逐个检验这24个基因。

每次扣留一个基因，将其余23个导入细胞中，看看是否对初始化有影响。

如果扣留的基因有作用，那么细胞就不会发生初始化。

就这样淘汰了对于初始化不是必需的20个基因，最终将目标锁定在4个基因身上，它们分别是“Oct3/4”、“Sox2”、“Klf4”和“c-Myc”。

将这4个基因导入人纤维芽细胞后，这些细胞不出意外地变成了“iPS细胞”（“诱导多能干细胞”）。

其中，Klf/4和c-Myc的作用是使纤维芽细胞的分裂变得不受限制，转变成类似癌细胞的细胞。

Oct3/4和Sox2的作用则是使细胞获得能够进行多种分化的能力而失去癌细胞那样的增殖性质，从而成为万能细胞（iPS细胞）。

山中伸弥在接受采访时曾经说过，“我喜欢橄榄球和柔道运动，经常受伤，去过好几次整形外科。

因为自己要进行整形治疗，所以想到要当整形外科医生。

当了医生以后才知道，有好些患者的疾病是很难治好的，如严重的风湿病、瘫痪、脊髓受伤等”。

今天他的iPS细胞为这些严重疾病的治疗提供了契机。

人类掌握自己的生命的曙光已经露出了地平线。

2012年诺贝尔奖医学奖得主个人简介：

山中伸弥（ShinyaYamanaka），京都大学教授，医学博士。

生于1962年，毕业于神户大学医学部。

从整形外科医生转向基础医学研究。

留学美国回日本后，此前曾经在大阪市立大学和奈良尖端科学技术大学任职。

利用成体的皮肤细胞制作万能细胞“iPS细胞”，先是2006年在对小鼠实验中取得成功，接着2007年又在人体实验中取得成功，均属于世界上首创成果。

现任京都大学“iPS细胞研究中心”的主任，该中心于2008年1月新建立。

约翰·

B·

格登爵士（SirJohnB.Gurdon），剑桥大学教授。

1933年出生于英国Dippenhall，1960年在牛津大学获得博士学位，在加州理工学院（CaliforniaInstituteofTechnology）从事博士后研究。

他于1972年加入剑桥大学，担任细胞生物学教授和麦格达伦学院院长（MasterofMagdaleneCollege）。

格登目前工作于剑桥大学格登研究所。

四、卫报：

第一次向中风病人脑部注射干细胞

环球科技观光团2010-11-1817:

25

这次接受注射的患者有60多岁，从前是卡车司机，18个月前由于严重中风而生活不能自理。

英国格拉斯哥大学的研究者向他的脑中注射了近200万个细胞，注射位置是受损神经元附近的一个健康脑区。

医生们希望，注射进的这些细胞能够释放出化学物质，激发新的神经元和血管生长，并修复损伤、减缓炎症。

这次注射其实是一系列实验的一部分，研究者希望再治疗11名年龄从60到85岁的男性患者，注射量也将越来越大：

500万、1000万、2000万个细胞。

病人们所患的是最常见的缺血性中风（ischaemicstroke），由脑中的血管堵塞引起。

病人接下来会接受持续2年的观察。

之前的动物实验表明，这些细胞在治疗脑损伤上是安全而有效的。

人们对干细胞疗法的一个担心就是，会不会造成肿瘤？

不过研究者表示，这次使用的细胞应该不会有这个问题，这些细胞来源于美国一个12周大的胎儿，在细胞的这个发育阶段，这些细胞肯定能长成脑细胞。

这并不是第一次向人脑中注射干细胞，2006年就曾有研究向患有贝敦氏病的儿童脑部注射过干细胞。

《卫报》11月16日

五、细胞变变变

月月2011-06-0312:

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（文/EdYong）一个人要想改变自己的身份是很困难的，对于组成人体的细胞来说也是如此。

细胞有很多种类型，脑细胞、皮肤细胞、肌肉细胞等等。

干细胞可以分化成各种类型的细胞，但是一旦细胞的角色确定，基本上就很难再改变了。

然而，科学家们可以通过转化分化的方法将一种细胞彻底改变，转化为其他类型的细胞。

人们希望利用这项技术来培植特定的组织或器官。

例如，如果有人患有损害神经系统的疾病，我们就可以在他们身上取得皮肤细胞，然后将其改造成新鲜的神经元供体。

许多团队都在做这方面的工作，他们已经成功地将胰腺细胞转化成了肝细胞，或将皮肤细胞转化成了心肌细胞，等等。

但是此前没有人能将其他类型的细胞转化为人类的神经元细胞。

如今，来自斯坦福大学的赵志平（ZhipingZhao）、杨楠（NanYang）和托马斯•菲尔布亨（ThomasVierbuchen）成功的将人体的皮肤细胞转变成了神经元细胞。

这个研究组去年以老鼠作为样本实验，用到的是三种被称为“BAM因子”的蛋白，包括Brn2，Asc11及Myt11。

他们证实了老鼠的皮肤细胞能够转变为神经元细胞，于是，他们就开始了以人体细胞为样本的实验。

他们选取了人体包皮细胞，并用病毒将这三种蛋白运送至这些细胞内。

短短的一周后，这些细胞看起来就有些像神经元细胞了，它们和神经元形状相同，被激活的基因也正确，但是它们不能像正常的神经元一样携带电信号。

只用BAM无法成功地将人皮肤细胞转化为神经元，要完成这个过程还需要第四种蛋白NeuroD1。

这个研究组最终用这四种蛋白（BAMN）实现了转化的目的。

这样转化出的神经元不仅能够携带电信号，而且它们形成了突触，相互之间可以进行信号传递。

最棒的是，它们能够连成网状。

将这些神经元与正常神经元一起培养，它们还能很好的融合在一起。

也有其他科学家成功地将皮肤细胞转化成了神经元，但都没有采用这么直接的方式，而是首先将皮肤细胞重新编程使其进入干细胞样状态，然后再诱导成为神经元。

这个领域发展速度极快。

2008年，鲁道夫•耶尼施（RudolfJaenisch）将一只患帕金森症老鼠的皮肤细胞重新编程使其转化为神经元，再将这些神经元移植到这只老鼠的大脑，新的神经元整合进来以后，老鼠的症状有所改善。

几个月后，凯文•埃根（KevinEggan）将一个患有肌萎缩性侧索硬化（ALS）的82岁老妇的皮肤细胞重新编程，得到了神经元。

但是要将转化来的细胞用于临床治疗，还有很长的路。

近期也有很多研究关注了这种方法的风险问题。

这些重新编程的细胞（即诱导多能干细胞，iPSC）在基因序列等方面与原细胞存在着差别。

2011年5月,来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校徐阳（YangXu）等的研究结果表明，即便老鼠的iPSC与新宿主的基因相同，还是会被免疫系统排斥的。

目前人们尚不清楚这样不经过干细胞阶段，直接地将皮肤细胞转化为神经元是否更好。

这项研究的负责人马里乌斯•韦尼希（MariusWernig）表示，这项技术使用的蛋白不同，但他怀疑它们最终也会遇上免疫排斥和基因差异的老问题。

“但是，这样直接转化有个好处。

通常从一个病人身上只能制造出三株以下的iPSC细胞，如果某一株编程不成功，就会前功尽弃。

”但使用直接转化技术，可以同时将许多皮肤细胞转化成神经元。

乔纳森•斯莱克（JonathanSlack）曾参与将肝细胞转化为胰腺细胞的研究，他表示，主要的问题是这些细胞是不是真正的神经元。

他补充说BAMN四种蛋白能启动皮肤细胞里的许多基因，从而使其转化为神经元，结果，这些细胞可能并没有真正进行发育转换。

对韦尼希来说，下一步工作是让这个转化过程的效率更高。

他们现在能做到成功转化但是这个过程要用五到六周的时间。

一旦能把转化的速度提上去，他们便可以尝试是否能将患有脑部疾病的人的细胞转化成神经元。

斯莱克认为要创造出适合移植的人类神经元，还有很长的路要走。

然而，他对此表示乐观，“直接地对细胞进行重新编程技术确实能为我们提供这样一个前景，即制造出病人特异性的移植器官，这样就不会被免疫系统排斥。

斯莱克认为目前主要有两个阻碍因素。

第一，韦尼希的团队使用了病毒将基因导入宿主基因组中。

这是将目标蛋白导入细胞的一个高效的方法，但这也可能增加癌症的风险。

第二，控制生成的神经元的类型也是个问题，因为不同类型的神经元有不同的作用。

总之前方的路还很漫长。

六、一个细胞的一小步，整个酵母的一大步

摇摇晃晃小姐2011-07-0420:

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自生命伊始，多细胞生物至少经历过20次进化。

最后一次进化大约是2亿年前的事了，只可惜有关这次进化的具体过程我们无从可考。

为了深入了解多细胞生物的进化过程，美国明尼苏达大学的威廉·

拉特克里夫（WilliamRatcliff）及同事以实验室里常见的单细胞生物——啤酒酵母（左图）为对象，研究单细胞生物是如何进化为多细胞生物的。

在短短几周内，啤酒酵母就完成了从单细胞到多细胞的进化，并且实现了细胞的分化。

这表明，单细胞生物向多细胞生物进化并没那么困难。

实验中，研究人员将酵母置于液体培养基中，每天对培养皿进行一次轻度离心分离，并用离心管底部沉淀的酵母进行下一次接种。

正如大颗砂粒沉降速度大于颗粒极小的淤泥一样，细胞群的沉降速度会大于单个细胞的沉降速度。

因此，研究小组通过离心法可以有效选择出聚集的酵母菌。

在不到60天的时间里，研究人员培养了大约350代酵母菌。

其中，有10管酵母都进化成聚集“雪片”。

更重要的是，“雪片”并非是只是一群聚集在一起的细胞，而是由拥有相同基因的细胞分裂形成的。

拉特克里夫表示：

“多细胞生物进化的关键步骤是自然选择的对象从个体变为群体。

一旦自然选择在种群层面发生，那些聚集细胞就可以算作多细胞生物的雏形了。

在某些方面，这些“雪片”表现出多细胞生物的特性。

“雪片”通过细胞分裂增大体积；

当“雪片”达到一定体积时，有一部分会脱落下来形成子代细胞。

这种“生命周期”与许多多细胞生物的“青年期”和“成年期”类似。

经过数百代的自然选择后，“雪片”开始出现细胞的分化。

当“雪片”达到“成年”体积后，一些细胞进入程序性死亡，产生薄弱点，子代细胞得以脱落。

由此，“雪片”整体得以保持足够大的体积迅速沉淀至试管底部存活下来，进而产生更多后代。

此外，“雪片”的世系在不同的进化压力下进化出的生命周期也不同。

由于死亡很少对个体细胞有利，死亡是整个生物体各部分相互妥协、协调合作结果，对生物体是有利的。

这一点至关重要，它表明“雪片”是一个进化单元。

其他熟悉这项工作的研究人员都感到很兴奋。

“在我看来，实验展现了单细胞生物向多细胞生物进化的基本转变过程，”西雅图华盛顿大学的进化生物学家本·

克尔（BenKerr）表示：

“进化的过程发生得那么快，太令人兴奋了。

然而，持怀疑态度的人指出，酵母菌的祖先在千万年前或上亿年前是多细胞生物，因此许多菌株会自然形成菌落。

酵母菌可能保留了一些细胞粘附或细胞程序性死亡的进化机制，从而表现出拉特克里夫实验的结果。

“我敢肯定，曾经是多细胞生物的酵母菌从未完全失去多细胞生物的特性，”北伊利诺伊大学的进化生物学家尼尔·

布莱克斯通（NeilBlackstone）表示：

“我认为如果实验对象的祖先不是多细胞生物，单细胞向多细胞的进化就不可能在这么短的时间里发生。

拉特克里夫及同事准备对衣藻（一种祖先不是多细胞生物的藻类）进行类似实验，从正面回应反对的声音。

他们还在继续进行酵母菌的实验，观察“雪片”能否进一步进化。

NewScientist网站，2011年6月23日

导读者:

摇摇晃晃小姐

原文:

请看这里

图片来源:

NewScientist网站

（果壳环球科技观光团微博）

七、科技创业：

修改细胞的程序以治疗疾病

紫鹬2010-10-2823:

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《科技创业》9/10月刊

杜磊

在日本京都大学学者于2007年宣布发现了将皮肤细胞转化成诱导多能干细胞（iPScells）的方法仅仅数月之后，JacobHanna应用这些新类型细胞成功治愈了患有镰刀型贫血症的老鼠，这种疾病是由基因缺陷导致骨髓制造出了有缺陷的红细胞。

Hanna，作为怀特海德研究所的一名研究员，从患病的老鼠身上提取出皮肤细胞，重新编排它的基因以制造诱导多能干细胞。

诱导多能干细胞的行为就像胚胎干细胞一样可以轻易地转化成体内任意一种细胞。

而后，他修正了诱导多能干细胞的遗传缺陷，并且刺激它们转化为骨髓干细胞，使之可以制造血细胞。

这些健康的细胞被移植回老鼠体内，老鼠的免疫系统将其视为自己的组织。

这些被治疗过的老鼠自己开始制造健康的红细胞。

“Hanna的工作是iPS诱导多能干细胞研究的转折点”，波士顿儿童医院干细胞移植计划主任兼哈佛医学院教授乔治德雷（GeorgeDaley）说，“这是一个关于患有人类疾病老鼠的漂亮例证，充分显示出了诱导多能干细胞（iPS）的潜力”

在iPS细胞可以被用于治疗如镰刀型贫血症等人类疾病之前，还有很多工作需要完成以保证不会带来任何负作用，并且要提高从皮肤细胞到诱导多能干细胞的转化效率。

Hanna正在开发模拟以理解细胞重新编程时究竟发生了什么，并且他正在寻找可以便捷地转化为成人细胞的新型人类干细胞。

八、乳腺细胞可返老还童

Sophia2011-04-1612:

32

（文/EdYong）我们的身体有非常多已经消散的潜能。

从受精卵开始，不同功能不同位置各种不同的成体细胞都来自干细胞这个始祖。

最后，发育成熟的各类细胞演变成有功能的神经元、肌肉细胞、上皮细胞等等。

随着子代细胞逐渐发挥功效，干细胞慢慢地开始衰退老化，失去演变成功能细胞的能力。

这是干细胞的标准归宿，一个单向的命运之旅，潜能慢慢消失。

其实，故事是错误的。

来自怀特黑德研究所生物医学专业的克瑞斯汀•查弗进行的一项创新研究有新发现，某些成体